Orientador : Kamal Abdel Radi

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas

Resumo: Este trabalho apresenta em sua introdução, uma orientação sobre o problema de armazenamento de calor sensível, onde se destaca o caso onde o fluído escoa no interior de um cilindro oco, tendo a superfície externa isolada termicamente. A modelagem matemática e a solução numérica são feitas...

Resumo: Este trabalho apresenta em sua introdução, uma orientação sobre o problema de armazenamento de calor sensível, onde se destaca o caso onde o fluído escoa no interior de um cilindro oco, tendo a superfície externa isolada termicamente. A modelagem matemática e a solução numérica são feitas para que se tenha a previsão do comportamento da resposta transiente do calor sensível armazenado em sólidos de formato cilíndrico. A equação que descreve a distribuição de temperatura no sólido e a Equação de FOURIER e o método numérico utilizado e o método das Diferenças Finitas. Os materiais armazenadores e os fluidos utilizados são os pares aço-óleo térmico e concreto-ar, para os quais foram montados bancos de ensaios, distintos, com recursos que possibilitam a variação da temperatura e da vazão do fluído. Os resultados dos testes de carregamento e descarregamento são apresentados na forma de gráficos e tabelas. Comparando os resultados encontrados, através dos dados levantados experimentalmente e da previsão feita através da solução numérica-computacional, uma discussão é apresentada e utilizada para as conclusões e sugestões de aplicação dos resultados deste trabalho. Como aplicação, tem-se o projeto analítico e a verificação experimental de uma unidade armazenadora, fazendo também uma discussão dos resultados comparativos encontrados

Abstract: This work presents the results of a numerical model for a sensible heat storage system composed of hollow tubes and also the experimental analysis carried out to establish the validity of the model and the performance of the storage system under varying operational conditions. The...

Abstract: This work presents the results of a numerical model for a sensible heat storage system composed of hollow tubes and also the experimental analysis carried out to establish the validity of the model and the performance of the storage system under varying operational conditions. The analytical model developed is solved numerically using an interative finite difference method and the obtained results of temperature distribution in the solid and fluid as well as the heat stored are presented in a non dimensiona1 form. Experimentals are performed on a specially designed loop rig to test storage tanks. The rig enables using oil and air, control of temperature and flow rate. A very large number of thermocouples was distributed along and across the model as well as at the entry and exit sections of the working fluid in order to enable mapping of the temperature profiles. Two different model materials were used in this study: the first was ma de of steel for high temperature applications while the other was ma de of concrete. This work also presents a theoretical and experimental model to describle the transient behaviour of a sensible heat storage unit formed by arrays of thick steel tubes in the form of heat exchanger. In the proposed arrangement the hot and cold fluids can f10w in opposite and parallel directions to enable verifications of the theoretical results. Curves and tab1es of comparison between numerical results and the experiments are presented and discussions