Projeto bomba de calor para a indústria alimentar com recuperação de energia

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ribeiro, Sérgio Alexandre Ramos Silva
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.21/13332
Resumo: Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica
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spelling Projeto bomba de calor para a indústria alimentar com recuperação de energiaEstufaConditioner cabinetBomba de calorHeat pumpFluído frigorigéneoRefrigerantR134aR600aR1234ze(E)Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia MecânicaA estufa de pipocas é um equipamento utilizado pela indústria de exibição de Cinema desde 1885, com a sua introdução pela Empresa Americana C. Creators & Company. É um equipamento térmico utilizado para aquecer pipocas, depositadas na cabine. O aquecimento é produzido por efeito de Joule na transformação de energia elétrica em energia térmica. O ar é aspirado da cabine por um ventilador, passa por um grupo de resistências que o aquece e projeta novamente para a cabine. É um equipamento com elevada perda de energia pelas paredes, por não ter isolamento. O sistema térmico por efeito de Joule é um grande consumidor de energia elétrica e pouco eficiente. O sistema de controlo é realizado por um potenciómetro de bolbo. Por ser um sistema analógico o erro na programação da temperatura desejada é maior, não sendo disponibilizado um sensor de temperatura de controlo para confirmação pelo operador, da temperatura no interior da cabine. A temperatura dentro da cabine é um dos principais fatores para a manutenção da qualidade do produto alimentar, sendo essencial, a manutenção desta temperatura dentro dos limites de segurança e qualidade. A verificação do domínio aceitável de temperatura para a receita de pipocas doces do maior exibidor de cinema do mercado português, foi efetuada com recurso a ensaios em laboratório. A tecnologia atual providencia soluções alternativas e mais eficientes em equipamentos com a mesma finalidade da estufa de pipocas, sendo o caso da utilização de sistema bomba de calor para o aquecimento ambiente ou em processos industriais. Uma bomba de calor é um equipamento que utiliza o ciclo frigorifico por compressão-expansão, para, de uma forma muito eficiente, transportar calor da fonte fria para a fonte quente, e com auxílio de energia elétrica elevar este calor para uma temperatura de qualidade para utilização nos processos. Perante a hipótese de aplicação desta tecnologia ao equipamento estufa de pipocas, validou-se o conceito teórico, com o cálculo do sistema e dos vários órgãos principais incluídos neste, para os fluídos frigorigéneos, R134a, R600a e R1235ze(E). As análises energéticas e económicas realizadas para as três soluções bomba de calor, são mais favoráveis, quando comparadas com o sistema existente. O conceito para o sistema bomba de calor, utilizando os fluidos R134a, R600a e R1234ze(E) aplicado à estufa de pipocas é viável.The popcorn conditioner cabinet has been used by the exhibition cinema industry since 1885, with its introduction by the American Company C. Creators & Company. It is a thermal equipment used to heat popcorn, deposited in the cabin. Heating is produced by Joule's effect on the transformation of electric energy into thermal energy. Air is drawn from the cabin by a fan, passes through a group of heaters that heats it, and projects back to the cabin. It is a device with high energy loss by the walls, because it has no insulation. This system is a large consumer of electricity and it is inefficient. The control system is carried out by a bulb potentiometer. Because it is an analog system the error in programming the desired temperature is greater and has no control temperature sensor available for operator confirmation of the temperature inside the cabin. The temperature inside the cabin is one of the main factors for maintaining the quality of the food product and it is essential to maintain this temperature within safety and quality limits. The verification of the acceptable temperature domain for the sweet popcorn recipe of the largest Cinema exhibitor in the Portuguese market was performed using laboratory tests. Current technology provides alternative and more efficient solutions for equipment with the same purpose as the popcorn conditioner cabinet, such as the use of a heat pump system for space heating or industrial processes. A heat pump is an equipment that uses the compression-expansion refrigeration cycle to very efficiently transport heat from the cold source to the hot source, and with the help of electrical energy raise this heat to a quality temperature to use in processes. Given the hypothesis of application of this technology to the popcorn conditioner cabinet equipment, the theoretical concept was validated, with the calculation of the system and the main organs included in it, for refrigerants R134a, R600a and R1235ze (E). The energy and economic analyzes performed for the three heat pump solutions are more favorable compared to the existing system. The theoretical concept for the heat pump system using the fluids R134a, R600a and R1234ze (E) applied to the popcorn conditioner cabinet is viable.Instituto Superior de Engenharia de LisboaCardoso, João Antero Nascimento dos SantosRCIPLRibeiro, Sérgio Alexandre Ramos Silva2021-05-12T15:32:36Z2021-03-052021-03-05T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.21/13332TID:202723321porRIBEIRO, Sérgio Alexandre Ramos Silva - Projeto bomba de calor para a indústria alimentar com recuperação de energia. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2021. 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