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Análise da influência do caudal de água no comportamento dos recuperadores de calor por baterias em unidades de tratamento de ar
| datacite.subject.fos | Energia | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Ribeiro, Leonardo José da Silva | |
| dc.contributor.author | Sousa, Carlos Joel da Silva | |
| dc.date.accessioned | 2018-12-12T10:30:00Z | |
| dc.date.available | 2018-12-12T10:30:00Z | |
| dc.date.issued | 2018 | |
| dc.description.abstract | Este trabalho teve como principal objetivo estudar o efeito da variação do caudal de água no comportamento de recuperadores de calor por baterias (run-around coil - RAC), instalados em Unidades de Tratamento de Ar (UTA). Para tal, foi utilizada uma Unidade de Tratamento de Ar, fabricada pela empresa EVAC, S.A., na qual se instalou um recuperador de calor do tipo supracitado. Todo o trabalho foi executado na sede da empresa EVAC, S.A., sendo que a UTA utilizada para o estudo está dedicada ao tratamento do ar novo necessário para o bloco de escritórios da empresa. A UTA encontra-se na cobertura do edifício, sito em Penafiel. É uma unidade de duplo fluxo, do tipo bidirecional. Trata-se do modelo UTA-RP 20D ZL70, na sua configuração sobreposta. Após a seleção e instalação do recuperador de calor na UTA, procedeu-se ao posicionamento e instalação de um conjunto de sondas e sensores, de modo a se obterem os dados necessários para o desenvolvimento do estudo. Os dados começaram a ser recolhidos 24 horas por dia e a serem criteriosamente observados, de forma a se perceber o comportamento do recuperador de calor (da perspetiva de ambos os fluidos: ar e água). Em simultâneo com a preparação da instalação até ao seu arranque, procedeu-se a uma revisão bibliográfica sobre o tema em análise. Esta revisão teve como assuntos principais a transferência de calor (nomeadamente os processos da condução e da convecção), a mecânica dos fluidos e as normas técnicas e legislação aplicável às UTA e, muito em particular, aos permutadores de calor compactos e recuperadores de calor. Como base de estudo foi usado o livro de Rigot (1991) que contém os princípios básicos para a compreensão e dimensionamento deste tipo de permutadores de calor. De destacar a parte 5 deste livro, fundamental para o estudo da termodinâmica aplicada a este componente, devido a ter uma base sólida sobre permutadores compactos. Usando a ferramenta de cálculo da Microsoft, Excel, foi replicado o exemplo descrito no final desse capítulo, com intuito de consolidar a teoria estudada e se perceber as variáveis do problema em causa. Após ter sido interiorizada toda a parte física do problema, optou-se por utilizar o método de cálculo ɛ-NTU por forma a determinar as temperaturas de saída do ar e da água, sem ser necessário a sua previsão, associada ao uso do método da Diferença de Temperaturas Média Logarítmica, LMTD (Logarithmic Mean Temperature Difference). Numa fase seguinte do trabalho, avançou-se para um complemento ao modelo numérico desenvolvido para cálculo, verificação e análise do rendimento térmico e da eficiência energética em função do caudal de água, tendo-se concluído este estudo com uma análise comparativa entre as medições experimentais e o modelo de cálculo realizado. O trabalho desenvolvido permitiu atingir o principal objetivo proposto. Uma das principais conclusões foi a determinação do caudal mássico de água que maximiza a eficiência energética (aplicável especificamente ao recuperador de calor em análise). Situa-se entre 0,77 e 1 vezes o caudal mássico de ar. O parâmetro Cr, fundamental na conclusão do trabalho e que relaciona ambos os caudais, situa-se entre 0,19 e 0,24. Como é normal neste tipo de trabalho, por cada questão esclarecida, várias novas questões são geradas, pelo que este estudo permitiu ainda o desenvolvimento de ideias para novos trabalhos de investigação na temática em assunto. | pt_PT |
| dc.description.abstract | The main objective of this work was to address the effects of water flow variation on the run-around coil (RAC) heat recovery system behavior, installed in Air Handling Units. For this, an Air Handling Unit (AHU) was used, manufactured by the company EVAC, S.A., in which a heat recovery of the aforementioned type was installed. All the work was carried out at the headquarters of EVAC, S.A. company. The AHU used for the study is dedicated to the treatment of fresh air, needed for the company’s offices block. The AHU is located on the roof of the building, in Penafiel. It´s a bidirectional, double-flow unit (model UTA-RP 20D ZL70, in a double deck configuration). After the selection and installation of the heat recovery unit in the AHU, a set of probe and sensors were positioned and installed, in order to obtain the necessary data for the development of the study. The data were collected 24 hours a day and carefully monitored and analyzed in order to understand the behavior of the heat recovery system (from the perspective of both fluids: air and water). Simultaneously with the preparation of the installation until its start, a bibliographic review was carried out on the subject under analysis. This review had as main subjects the heat transfer (namely the conduction and convection processes), the fluid mechanics and the technical standards and legislation applicable to the AHU’s and in particular, to compact heat exchangers and heat recovery systems. As a study base, Rigot (1991) was used, which contains the basic principles for understanding and sizing this type of heat exchangers. Of note, the 5th chapter of this book, fundamental to the study of thermodynamics applied to this component, due to having a solid base on compact exchangers. Using the Microsoft calculation tool, Excel, the example described at the end of this chapter was replicated, in order to consolidate the studied theory and to understand the variables of the problem. After the geometrical part of the problem having been internalized, it was decided to use the ɛ-NTU calculation method to determine the outlet temperatures of air and water, without it being required to predict it, associated to the Logarithmic Mean Temperature Difference, LMTD. In a subsequent phase of the work, it was made a complement to the numerical model developed for the calculation, verification and analysis of the thermal and the energy efficiency according to the water flow, this study was concluded with a comparative analysis between the experimental measurements and the calculation model carried out. The developed work allowed to achieve the main objective proposed. One of the main conclusions was the determination of the water mass flow rate that maximizes the energy efficiency (applicable specifically to the heat recovery system under analysis). It is located between 0.77 and 1.0 of the mass air flow rate. The Cr parameter, fundamental to the conclusion of this study and which relates both flows, is between 0.2 and 0.3. As is normal in this type of work, for each enlightened question, several new issues are generated, so this study has also allowed the development of ideas for new research on the subject matter. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 202025969 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.22/12402 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.subject | Recuperador de calor por baterias | pt_PT |
| dc.subject | Unidade de Tratamento de Ar | pt_PT |
| dc.subject | Sistema de recuperação de calor | pt_PT |
| dc.subject | Permutadores de calor compactos | pt_PT |
| dc.subject | Eficiência energética | pt_PT |
| dc.subject | Run-around coil | pt_PT |
| dc.subject | Air handling unit | pt_PT |
| dc.subject | Heat recovery system | pt_PT |
| dc.subject | Compact heat exchangers | pt_PT |
| dc.subject | Energy efficiency. | pt_PT |
| dc.title | Análise da influência do caudal de água no comportamento dos recuperadores de calor por baterias em unidades de tratamento de ar | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Engenharia Mecânica | pt_PT |