Análise da influência do caudal de água no comportamento dos recuperadores de calor por baterias em unidades de tratamento de ar

• Autor(a) principal: Sousa, Carlos Joel da Silva
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/12402
• topic: Recuperador de calor por baterias; Unidade de Tratamento de Ar; Sistema de recuperação de calor; Permutadores de calor compactos; Eficiência energética; Run-around coil; Air handling unit; Heat recovery system; Compact heat exchangers; Energy efficiency.; Energia

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.