Orientador: Vivaldo Silveira Junior

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

Resumo: A busca por equipamentos de refrigeração eficientes e acessíveis é crescente no mercado. Grandes empresas buscam instalar termoacumuladores, armazenamento de energia a baixa temperatura, em suas instalações por fatores econômicos. Com isso, este processo pode ser efetuado em horários fora de...

Resumo: A busca por equipamentos de refrigeração eficientes e acessíveis é crescente no mercado. Grandes empresas buscam instalar termoacumuladores, armazenamento de energia a baixa temperatura, em suas instalações por fatores econômicos. Com isso, este processo pode ser efetuado em horários fora de pico de energia e ser usado em horário de maior demanda energética, projetando-se então, equipamentos menores para acoplar ao sistema principal e melhorar o dimensionamento do espaço físico. Atualmente, um dos meios utilizado no sistema de resfriamento evaporativo é o uso de bomba de vácuo ou ejetores. Este trabalho tem como objetivo construir e avaliar energeticamente um sistema de resfriamento evaporativo com uso de ejetor, tendo água como fluido que circulará no seu interior, permitindo ser instalado em locais com abundância de água em circulação, perante a substituição ao sistema de resfriamento com uso de dispositivos mecânicos ou geradores. Ejetores são dispositivos usados para arrastar amostras por um jato de um fluido auxiliar, que constam essencialmente de um tubo aspirador e um bocal convergente, alimentando um compartimento convergente-divergente. Após a montagem mecânica e elétrica do sistema, estudou o comportamento do mesmo perante a mudança da vazão volumétrica e da temperatura da água de circulação, temperatura da água de reposição, presença de cavitação e avaliou o coeficiente de desempenho de acordo com as diferentes potências térmicas aplicadas no reservatório de resfriamento. O maior vácuo obtido no reservatório de resfriamento foi de 8,5 kPa nas condições operacionais nominais de 4,1 ± 0,1 m³/h e 5 ± 0,5 °C da água de circulação, atingindo 9,7 ± 0,5 °C a água de resfriamento. Não houve presença de cavitação no bocal do hidroejetor pois a pressão atingida no mesmo não foi inferior a pressão de saturação da água nas condições operacionais da água de circulação. A perturbação gerada, tipo pulso, no reservatório de resfriamento com a reposição da água de resfriamento em diferentes momentos de funcionamento do sistema, não resultou em mudanças expressivas quanto a desestabilidade do vácuo ou do aumento de temperatura no reservatório de resfriamento. O coeficiente de desempenho (COP), avaliado no sistema na maior inserção de potência térmica, 92,27 W pela água de resfriamento, foi de 0,077, sendo subestimado devido a possíveis problemas de eficiência da bomba. O sistema em estudo não foi ideal para resfriamento de fluido a baixas temperaturas nas condições operacionais estudadas, mas pode ser muito bom quando utilizado para resfriamento de fluido a patamares de temperatura maior, podendo ser complementar aos sistemas de refrigeração principal

Abstract: The search for efficient and affordable cooling equipment is increasing in the market. Big companies are always seeking to use thermal storage as a way to storage energy at low temperatures in their facilities due to economic factors. Therefore, this process can be done in off-peak energy...

Abstract: The search for efficient and affordable cooling equipment is increasing in the market. Big companies are always seeking to use thermal storage as a way to storage energy at low temperatures in their facilities due to economic factors. Therefore, this process can be done in off-peak energy periods and the energy stored can be used in times of high demand. This allows the design of smaller equipment, which can be coupled to the main system, improving the design of the physical space. Currently, evaporative cooling is conducted through the use of vacuum pumps or ejectors. This work aimed to construct and evaluate energy evaporative cooling system using an ejector, using water as the inner circulating fluid, which allows it to be installed in places plenty of water circulation, through the replacement of the cooling system using generators or mechanical devices by ejectors systems. Ejectors are devices used to drag samples by a jet of an auxiliary fluid, built essentially with a sniffer and a converging nozzle, which feeds a convergent-divergent compartment. After mechanical and electrical assembly of the system, the behavior of the system was evaluated by changing the volumetric flow rate and temperature of the circulation water, temperature of makeup water and cavitation water. The performance coefficient was also evaluated according to the different thermal inputs applied in the reservoir cooling. The higher vacuum obtained in the cooling tank was 8.5 kPa in a nominal volumetric flow rate of 4.1 ± 0.1 m³/h and circulating water at 5 ± 0.5 °C. In situation, the cooling water reached 9.7 ± 0.5 °C. There was no cavitation observed in hidroejector nozzle, since the pressure reached was not less than the saturation pressure of water in the operating conditions of the circulating water. The disturbance generated, like pulse, in the cooling reservoir with the replacement of the cooling water at different times, did not result in significant changes in vacuum destabilization or in the temperature rising in the cooling reservoir. The coefficient of performance (COP), evaluated at the greater inclusion of thermal power for cooling water (92.27 W) was 0.077. This value was underestimated due to problems of pump efficiency. The system studied was not ideal for cooling fluids at low temperatures the studied operating conditions, but it can be good enough when used for cooling fluids with higher temperatures, which may be complementary to the main refrigeration systems