Estudo teórico-experimental sobre a condutividade térmica da geada formada em canais de placas paralelas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Negrelli, Silvia
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/42454
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Christian Johann Losso Hermes
id UFPR_05f24b752c29aabfd42bc74a3454b788
oai_identifier_str oai:acervodigital.ufpr.br:1884/42454
network_acronym_str UFPR
network_name_str Repositório Institucional da UFPR
repository_id_str 308
spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPEHermes, Christian Johann LossoNegrelli, Silvia2024-05-27T17:31:15Z2024-05-27T17:31:15Z2016https://hdl.handle.net/1884/42454Orientador: Prof. Dr. Christian Johann Losso HermesDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 29/02/2016Inclui referências : f. 82-86Área de concentração: Engenharia e ciência de materiaisResumo: Os modelos computacionais empregados para prever o crescimento de uma camada de geada consideram-na como um meio poroso homogêneo, utilizando como base as equações fundamentais da Termodinâmica e dos Fenômenos de Transporte. Há, porém, a necessidade de empregar correlações empíricas para calcular as propriedades termofísicas do meio poroso, particularmente a densidade e a condutividade térmica. A análise da literatura mostra que os estudos sobre a condutividade térmica da geada carecem de uma correlação de base física que possa ser usada em uma ampla faixa de aplicações. Para preencher essa lacuna, o presente trabalho apresenta um estudo teórico-experimental do processo de crescimento da geada com o objetivo de avançar o conhecimento sobre a condutividade térmica do meio poroso formado pelos cristais de gelo em ar úmido. Para atingir tal objetivo, o trabalho foi conduzido em duas frentes: uma experimental e outra computacional. O trabalho experimental foi desenvolvido em um aparato próprio, consistindo num túnel de vento fechado capaz de emular diferentes condições de operação em um canal de placas paralelas, onde são rigorosamente controladas a velocidade, as condições psicrométricas do ar e a temperatura da placa resfriada. A partir de um total de 45 pontos experimentais, uma correlação semi-empírica para condutividade térmica da geada foi desenvolvida, sendo capaz de representar os dados experimentais dentro de uma banda de erro de ±15%. Adicionalmente aos dados experimentais, uma extensa revisão dos dados experimentais disponíveis na literatura aberta permitiu o desenvolvimento de uma correlação complementar para a condutividade térmica da geada formada sobre placas planas. A frente computacional consistiu em determinar a condutividade térmica da geada a partir de um modelo que simula a formação de um meio poroso heterogêneo. Baseado na teoria fractal, o modelo é capaz de determinar o arranjo adquirido pela geada e o usa para avaliar as propriedades termofísicas do meio formado. As simulações conseguem prever de maneira satisfatória a condutividade térmica de uma camada de geada com uma margem de erro de ±15%, em relação aos dados experimentais e à correlação semi-empírica desenvolvida no trabalho.Abstract: Computational models used to predict the growth of a frost layer usually consider frost as an homogeneous porous medium, and are based on the fundamental principles of Thermodynamics and Transport Phenomena. Nonetheless, those models rely on empirical correlations to compute the thermophysical properties of the frosted medium, particularly the density and the effective thermal conductivity. A review of the state-of-the-art reveals that the open literature lacks of a physically-based model for the thermal conductivity of frost which is also applicable to a wide range of frost morphologies. Therefore, the present work presents a theoretical and experimental investigation of the thermal conductivity of the porous medium formed by ice crystals on moist air. For this propose, the study was conducted in two fronts: an experimental one and a computational one. The experimental work was carried out by means of a purpose-built closed-loop wind-tunnel facility, which is capable to emulate different operational conditions in a test section comprised of a parallel plate channel. The rig provides a strict control of the psychrometric conditions at the entrance of the test section as well as of its surface temperatures. A dataset comprising of 45 experimental points was gathered in order to come up with a semi-empirical correlation for the thermal conductivity of frost, which is able to represent the experimental data points within the 15% thresholds. In addition, a comprehensive literature review with regard to the thermal conductivity of frost formed on flat surfaces was used to come up with a semi-empirical correlation for this geometry. The computational front consisted of putting forward a mathematical model based on both the fractal theory and the finite-volume method, which simulates the morphology of the frosted medium and uses it to evaluate its properties, such as porosity and thermal conductivity. It was found that the model predictions for the thermal conductivity were able to represent the experimental data within the 15% thresholds.99 f. : il. algumas color.application/pdfDisponível em formato digitalEngenharia de Materiais e MetalurgiaGeadaPorosidadeCondutividade térmicaEstudo teórico-experimental sobre a condutividade térmica da geada formada em canais de placas paralelasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - SILVIA NEGRELLI.pdfapplication/pdf4417289https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/42454/1/R%20-%20D%20-%20SILVIA%20NEGRELLI.pdf315bacb521b515635dad040955dd42a1MD51open accessTEXTR - D - SILVIA NEGRELLI.pdf.txtExtracted Texttext/plain207053https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/42454/2/R%20-%20D%20-%20SILVIA%20NEGRELLI.pdf.txtbc9300cd6b62daa1121e3b3674967e50MD52open accessTHUMBNAILR - D - SILVIA NEGRELLI.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1173https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/42454/3/R%20-%20D%20-%20SILVIA%20NEGRELLI.pdf.jpgf1014aefcda5ffd5f734935a164d7271MD53open access1884/424542024-05-27 14:31:15.123open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/42454Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-27T17:31:15Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Estudo teórico-experimental sobre a condutividade térmica da geada formada em canais de placas paralelas
title Estudo teórico-experimental sobre a condutividade térmica da geada formada em canais de placas paralelas
spellingShingle Estudo teórico-experimental sobre a condutividade térmica da geada formada em canais de placas paralelas
Negrelli, Silvia
Engenharia de Materiais e Metalurgia
Geada
Porosidade
Condutividade térmica
title_short Estudo teórico-experimental sobre a condutividade térmica da geada formada em canais de placas paralelas
title_full Estudo teórico-experimental sobre a condutividade térmica da geada formada em canais de placas paralelas
title_fullStr Estudo teórico-experimental sobre a condutividade térmica da geada formada em canais de placas paralelas
title_full_unstemmed Estudo teórico-experimental sobre a condutividade térmica da geada formada em canais de placas paralelas
title_sort Estudo teórico-experimental sobre a condutividade térmica da geada formada em canais de placas paralelas
author Negrelli, Silvia
author_facet Negrelli, Silvia
author_role author
dc.contributor.other.pt_BR.fl_str_mv Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Hermes, Christian Johann Losso
dc.contributor.author.fl_str_mv Negrelli, Silvia
contributor_str_mv Hermes, Christian Johann Losso
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia de Materiais e Metalurgia
Geada
Porosidade
Condutividade térmica
topic Engenharia de Materiais e Metalurgia
Geada
Porosidade
Condutividade térmica
description Orientador: Prof. Dr. Christian Johann Losso Hermes
publishDate 2016
dc.date.issued.fl_str_mv 2016
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-05-27T17:31:15Z
dc.date.available.fl_str_mv 2024-05-27T17:31:15Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1884/42454
url https://hdl.handle.net/1884/42454
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.pt_BR.fl_str_mv Disponível em formato digital
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 99 f. : il. algumas color.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFPR
instname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron:UFPR
instname_str Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron_str UFPR
institution UFPR
reponame_str Repositório Institucional da UFPR
collection Repositório Institucional da UFPR
bitstream.url.fl_str_mv https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/42454/1/R%20-%20D%20-%20SILVIA%20NEGRELLI.pdf
https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/42454/2/R%20-%20D%20-%20SILVIA%20NEGRELLI.pdf.txt
https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/42454/3/R%20-%20D%20-%20SILVIA%20NEGRELLI.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 315bacb521b515635dad040955dd42a1
bc9300cd6b62daa1121e3b3674967e50
f1014aefcda5ffd5f734935a164d7271
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1801860208584032256

Registros relacionados