Orientador : Kamal Abdel Radi Ismail

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas

Resumo: O principal objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo semi-analítico que descreve e prevê o comportamento dinâmico de armazenadores de calor sensível de leito fluidizado. A partir da análise da equação da energia, aplicada á um volume de controle infinitesimal do leito...

Resumo: O principal objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo semi-analítico que descreve e prevê o comportamento dinâmico de armazenadores de calor sensível de leito fluidizado. A partir da análise da equação da energia, aplicada á um volume de controle infinitesimal do leito fluidizado, contendo as duas fases presentes, chega-se a um conjunto de equações diferenciais acopladas que representam a distribuição de temperaturas das partículas sólidas e do fluido ao longo do armazenador e em função do tempo. Este conjunto de equações é, então, resolvido numericamente pelo método iterativo de diferenças finitas. A fim de comprovar a validade do modelo proposto e caracterizar o comportamento de armazenadores fluidizados, foi montada e instrumentada uma bancada de testes para armazenadores fluidizados. Um conjunto de ensaios foi realizado variando-se o material, a quantidade e a dimensão das partículas sólidas, a vazão e a temperatura do líquido. Estes dados experimentais permitiram a avaliação do coeficiente de transferência de calor entre fluido e partículas e da perda de pressão ao longo do leito. As curvas de variação da temperatura do fluido na saída do leito, obtidas através do modelo teórico, foram comparados com as curvas obtidas experimentalmente e mostraram boa concordância, o que comprova a validade do modelo proposto. Obteve-se, finalmente, uma correlação para a transferência de calor em função de grupos adimensionais, que representa os resultados experimentais obtidos. Estes resultados foram comparados com os resultados obtidos por outros investigadores e apresentaram ótima concordância, assegurando a validade da análise experimental adotada

Abstract: The main objective of the present work is the development of semi analytical model, which can describe and represent the dynamical behaviour of fluidized sensible heat storage tanks. From the generalized energy equation, applied to an infinitesimal control volume o~ the fluidized bed,...

Abstract: The main objective of the present work is the development of semi analytical model, which can describe and represent the dynamical behaviour of fluidized sensible heat storage tanks. From the generalized energy equation, applied to an infinitesimal control volume o~ the fluidized bed, containing the two phase, a set of two coupled differential equations representing the temperature distribution in the solid and the liquid phases along the bed were obtained. These equations were solved numerically using an iterative finite difference technique. In order to establish the validity of the proposed model, an experimental rig was designed and adequately instrumented to test fluidized bed thermal storage systems. The tests included various particles material, bed weight, particle size, fluid mass flow and operational temperatures. From these experiments it was possible to determine the heat transfer coefficient between the solid particles and the fluid as well as the pressure drop along the fluidized bed. Numerical and experimental charging curves were compared and good agreement was found, proving the validity of the proposed model. Finally, a general heat transfer correlation, as a function of dimensionless groups, representing the present results was obtained. The present experimental results and the compiled available data due to previous investigators were compared together showing good agreement and assuring the validity of the adopted experimental analysis