Avaliação energetica e exergetica de um sistema gerador de processos psicometricos
Paulo Martins Leal
TESE
Português
T/UNICAMP L473a
Campinas, SP : [s.n.], 1997.
264f. : il. ; & + 1 disquete.
Orientador: Jose Tadeu Jorge
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola
Resumo: Processos psicrométricos são muito usados na Engenharia Agrícola, para o condicionamento do ar, com a finalidade de manter ambientes climatizados de maneira adequada para conservar produtos agrícolas, por mais tempo e com qualidade. Este trabalho teve como objetivo principal a aplicação da...
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Resumo: Processos psicrométricos são muito usados na Engenharia Agrícola, para o condicionamento do ar, com a finalidade de manter ambientes climatizados de maneira adequada para conservar produtos agrícolas, por mais tempo e com qualidade. Este trabalho teve como objetivo principal a aplicação da metodologia de avaliação dos processos psicrométricos (aquecimento do ar por resistências elétricas; aquecimento e umidificação do ar por água quente; umidificação e aquecimento do ar; resfriamento do ar por contato direto com evaporador aletado; resfriamento do ar por água gelada; resfriamento evaporativo do ar e; finalmente, dois processos distintos de mistura adiabática de duas correntes de ar) utilizando os conceitos definidos pela combinação do 12e 22 Leis da Termodinâmica: exergia e irreversibilidade, num sistema adaptado para a geração dos processos psicrométricos descritos acima; comparando-se as eficiências energéticas com as eficiências exergéticas. Procurou-se, ainda, aplicar tal metodologia em estudos de casos de conservação, primeiro, do produto perecível: tomate cereja (Lycopersicum escu/entum MiI/.) através dos processos psicrométricos de resfriamento do ar por contato direto com evaporador aletado, resfriamento do ar por água gelada e resfriamento evaporativo do ar. Segundo, do produto deteriorável: sementes de soja (G/ycine maxu) via aquecimento do ar por resistências elétricas com altas vazões, resfriamento do ar por contato direto com evaporador aletado e, finalmente, aquecimento do ar por resistências elétricas com baixas
vazões. Com equipamentos e instrumental adequados, variou-se, basicamente, em cada processo, gerado pelo Sistema Gerador de Processos Psicrométricos (SIGEP), as vazões e as potências elétricas requeridas pelos diferentes sistemas de condicionamento do ar e, com um sistema de aquisição de dados aclopado a um microcomputador, obtevese, principalmente, as temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido de pontos
Paulo Martins Leal estratégicos, dentro e fora do volume de controle, a fim de efetuar as análises energética e exergética. Como resultado principal, pode-se afirmar que a metodologia de avaliação pela 1B e 2B Lei da Termodinâmica aplicada em processos psicrométricos de condicionamento de ar é tecnicamente viável. Notou-se, ainda, através dos resultados obtidos, que a avaliação baseada exclusivamente na 1BLei da Termodinâmica avaliação energética), em quase a totalidade dos processos gerados pelo SIGEP, era menos rigorosa que a avaliação exergética; fornecendo com isso uma falsa idéia da real capacidade de realizar trabalho de um sistema, pois apresentava valores de eficiências energéticas, quase sempre, muito superiores daqueles calculados pela avaliação exergética. Pode-se concluir, também, que os equipamentos, acoplados ao SIGEP e,
responsáveis, principalmente, pela mudança nas condições do ar de entrada, apresentaram um alto índice de irreversibilidade devido ao fato de terem sido dimensionados, exclusivamente, com a finalidade de atingir uma condição psicrométrica específica e não, de serem eficientes, do ponto de vista termodinâmico. Finalmente, tanto para o estudo de caso com o produto perecível quanto para o estudo de caso com o produto deteriorável, a metodologia de avaliação exergética mostrou-se, tecnicamente viável e de tão fácil uso quanto a metodologia de avaliação energética Ver menos
vazões. Com equipamentos e instrumental adequados, variou-se, basicamente, em cada processo, gerado pelo Sistema Gerador de Processos Psicrométricos (SIGEP), as vazões e as potências elétricas requeridas pelos diferentes sistemas de condicionamento do ar e, com um sistema de aquisição de dados aclopado a um microcomputador, obtevese, principalmente, as temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido de pontos
Paulo Martins Leal estratégicos, dentro e fora do volume de controle, a fim de efetuar as análises energética e exergética. Como resultado principal, pode-se afirmar que a metodologia de avaliação pela 1B e 2B Lei da Termodinâmica aplicada em processos psicrométricos de condicionamento de ar é tecnicamente viável. Notou-se, ainda, através dos resultados obtidos, que a avaliação baseada exclusivamente na 1BLei da Termodinâmica avaliação energética), em quase a totalidade dos processos gerados pelo SIGEP, era menos rigorosa que a avaliação exergética; fornecendo com isso uma falsa idéia da real capacidade de realizar trabalho de um sistema, pois apresentava valores de eficiências energéticas, quase sempre, muito superiores daqueles calculados pela avaliação exergética. Pode-se concluir, também, que os equipamentos, acoplados ao SIGEP e,
responsáveis, principalmente, pela mudança nas condições do ar de entrada, apresentaram um alto índice de irreversibilidade devido ao fato de terem sido dimensionados, exclusivamente, com a finalidade de atingir uma condição psicrométrica específica e não, de serem eficientes, do ponto de vista termodinâmico. Finalmente, tanto para o estudo de caso com o produto perecível quanto para o estudo de caso com o produto deteriorável, a metodologia de avaliação exergética mostrou-se, tecnicamente viável e de tão fácil uso quanto a metodologia de avaliação energética Ver menos
Abstract: Psychrometric processes are well used in Agricultural Engineering to conditioning air for environment control of animais and plants, on processes of drying foods, and finally on fruits and vegetables preserving facilities. This research had, as major objective, the application of...
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Abstract: Psychrometric processes are well used in Agricultural Engineering to conditioning air for environment control of animais and plants, on processes of drying foods, and finally on fruits and vegetables preserving facilities. This research had, as major objective, the application of methodology to evaluate the following psychrometric processes: heating air by electrical resistances; heating and humidifying air by hot water; humidifying and heating air; cooling and dehumidifying moist air by direct contact with cooling coi!; cooling and dehumidifying moist air by chilled water; evaporative air cooling; and, finally, two differents adiabatic mixings of two streams of moist air; through the use of theory which combines the first and the second principies of Thermodynamic: exergy and irreversibility, into an adapted system of generating psychrometric processes. It was possible, also, to compare the results between energetic , and exergetic efficiencies. The above methodology was applied to study of cases, such as: the
conservation of the perishable product: Cherry Tomato (Lycopersicum escu/entum Mi//.) by using three differents psychrometric processes: - cooling moist air by direct contact with cooling coi!; - cooling moist air by chilled water; and - evaporative air cooling. And the conservation of deteriorative product: Soybean seeds (G/ycine max..) by using the following processes: - heating moist air by electrical resistances with high flow; - cooling
and dehumidifying moist air by direct contact with cooling coi!; and heating air by electrical resistances with low air flow. With the Psychrometric Processes System Generator (SIGEP), and others appropriate apparatuses, where air flow and electrical power from different systems of air
conditioning were the most important variables of changing. It was feasible, with the use of a data acquisition system attached to a microcomputer, to obtain data of dry bulb temperature, and the wet bulb temperature from different locations of the SIGEP's control volume. These parameters plus local atmospheric pressure were enough to determine the Paulo Martins Leal state of the air inlet and outlet, which made possible to apply the energetic and exergetic analysis. The principal result obtained from this research was that the methodology based on the valuation through the first and second law of Thermodynamic was technically viable on the analysis of psychrometric processes. It can be observed that energetic valuation, in almost every process
generated by the SIGEP provided less rigorous criteria than exergetic analysis. Thence it follows that energetic efficiency gave a false idea of the real efficiency of a process, since it showed values, most of the time, much greater than those obtained by the exergetic efficiencies. It can be concluded also that the equipments attached to the SIGEP had a high levei of irreversibilities due to the fact they were designed to meet special psychrometric conditions majorly, and regardless the levei of efficiency at that time. Finally, it was observed that exergetic analysis is also viable to be applied on
the study of cases with the perishable and deteriorative products Ver menos
conservation of the perishable product: Cherry Tomato (Lycopersicum escu/entum Mi//.) by using three differents psychrometric processes: - cooling moist air by direct contact with cooling coi!; - cooling moist air by chilled water; and - evaporative air cooling. And the conservation of deteriorative product: Soybean seeds (G/ycine max..) by using the following processes: - heating moist air by electrical resistances with high flow; - cooling
and dehumidifying moist air by direct contact with cooling coi!; and heating air by electrical resistances with low air flow. With the Psychrometric Processes System Generator (SIGEP), and others appropriate apparatuses, where air flow and electrical power from different systems of air
conditioning were the most important variables of changing. It was feasible, with the use of a data acquisition system attached to a microcomputer, to obtain data of dry bulb temperature, and the wet bulb temperature from different locations of the SIGEP's control volume. These parameters plus local atmospheric pressure were enough to determine the Paulo Martins Leal state of the air inlet and outlet, which made possible to apply the energetic and exergetic analysis. The principal result obtained from this research was that the methodology based on the valuation through the first and second law of Thermodynamic was technically viable on the analysis of psychrometric processes. It can be observed that energetic valuation, in almost every process
generated by the SIGEP provided less rigorous criteria than exergetic analysis. Thence it follows that energetic efficiency gave a false idea of the real efficiency of a process, since it showed values, most of the time, much greater than those obtained by the exergetic efficiencies. It can be concluded also that the equipments attached to the SIGEP had a high levei of irreversibilities due to the fact they were designed to meet special psychrometric conditions majorly, and regardless the levei of efficiency at that time. Finally, it was observed that exergetic analysis is also viable to be applied on
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