E E STUDO STUDO N N UMÉRICO E UMÉRICO E E E XPERIMENTAL XPERIMENTAL DO DO D D ESEMPENHO ESEMPENHO T T ÉRMICO DE ÉRMICO DE E E QUIPAMENTOS QUIPAMENTOS E E XPOSITORES XPOSITORES R R EFRIGERADOS EFRIGERADOS Universidade da Beira Universidade da Beira Interior Interior Departamento de Engenharia Electromecânica Departamento de Engenharia Electromecânica Pedro Dinis Gaspar Pedro Dinis Gaspar Universidade da Beira Interior Universidade da Beira Interior Covilhã e UBI, Julho 2002 Covilhã e UBI, Julho 2002
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Universidade da Beira Interior Departamento de Engenharia Electromecânica
E STUDO N UMÉRICO E E XPERIMENTAL DO D ESEMPENHO T ÉRMICO DE E QUIPAMENTOS E XPOSITORES R EFRIGERADOS. Universidade da Beira Interior Departamento de Engenharia Electromecânica. Pedro Dinis Gaspar Universidade da Beira Interior Covilhã e UBI, Julho 2002. - PowerPoint PPT Presentation
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EESTUDO STUDO NNUMÉRICO E UMÉRICO E EEXPERIMENTALXPERIMENTAL DO DO DDESEMPENHO ESEMPENHO TTÉRMICO DE ÉRMICO DE
Universidade da Beira InteriorUniversidade da Beira InteriorDepartamento de Engenharia ElectromecânicaDepartamento de Engenharia Electromecânica
Pedro Dinis GasparPedro Dinis GasparUniversidade da Beira InteriorUniversidade da Beira Interior
Covilhã e UBI, Julho 2002Covilhã e UBI, Julho 2002
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia de Sistemas de ProduçãoEngenharia de Sistemas de Produção e Conservação de Energia e Conservação de Energia
Universidade da Beira InteriorUniversidade da Beira InteriorDepartamento de Engenharia ElectromecânicaDepartamento de Engenharia Electromecânica
Realizada sob orientação cientifica de :Realizada sob orientação cientifica de :
Prof. Dr. Alexandre Borges de MirandaProf. Dr. Alexandre Borges de Miranda(Professor Auxiliar – Dept.º de Eng.ª Electromecânica - Universidade da Beira Interior)(Professor Auxiliar – Dept.º de Eng.ª Electromecânica - Universidade da Beira Interior)
Prof. Dr. Rui António Pitarma Sabino Cunha FerreiraProf. Dr. Rui António Pitarma Sabino Cunha Ferreira(Professor Coordenador –Dept.º de Eng.ª Mecânica-ESTG-Intituto Politécnico da Guarda)(Professor Coordenador –Dept.º de Eng.ª Mecânica-ESTG-Intituto Politécnico da Guarda)
IINTRODUÇÃONTRODUÇÃO
EXIGÊNCIA SOCIAL E ECONÓMICA: Uso racional de energia no sector comercial.
ELEVADO CONSUMO ENERGÉTICO: Necessidade de conservação em frio dos alimentos; Manutenção do perfeito estado sanitário e nutritivo.
DESENVOLVIMENTO DE MÉTODOS DE ANÁLISE: Minimização do consumo energético; Melhoria da performance dos equipamentos.
AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL; SIMULAÇÃO NUMÉRICA.
RRELEVÂNCIA ELEVÂNCIA PPRÁTICA DO PROBLEMARÁTICA DO PROBLEMA
SOLUÇÃO Aplicação de uma Cortina de Ar.
INCONVENIENTES Diversos problemas técnicos: Imperfeições da cortina de ar; Características geométricas dos equipamentos; Entre outros factores...
EQUIPAMENTOS REFRIGERADOS ABERTOS: Característica: Inexistência de barreira física. Intuito: Visualização e Manuseamento de produtos.
CONSEQUÊNCIAS Perda de capacidade: Aumento do Consumo Energético; Variação do valor da Temperatura de conservação dos
FINALIDADE Indicação de alterações de projecto: Uniformizar o campo de temperaturas interior; Melhorar a distribuição do escoamento; Reduzir o consumo energético.
DESENVOLVIMENTO DE MODELO NUMÉRICO: Simulação do Desempenho Térmico de
Equipamentos Expositores Refrigerados Abertos.
VALIDAÇÃO DAS PREVISÕES NUMÉRICAS.
APLICAÇÃO DO MODELO: Casos de relevância prática.
MMODELO ODELO CCOMPUTACIONALOMPUTACIONAL
VANTAGENS:PROJECTO COM BASE CIENTIFÍCA:
Prescinde de dimensionamento empirico; Permite realizar a avaliação local das propriedades.
MÉTODO EXPEDITO DE PREVISÃO;
FÁCIL ADAPTAÇÃO A NOVOS CASOS: Permite examinar modificações a efectuar nos
equipamentos.
TÉCNICA DE ESTUDO: Custo mais reduzido; Tempo de desenvolvimento inferior.
MMETODOLOGIA DE ETODOLOGIA DE AABORDAGEMBORDAGEM
ENSAIOS EXPERIMENTAIS: Mural Aberto: Versão de Lacticínios Temp.: 3-6 [ºC]; Sensibilidade relativamente ao funcionamento; Análise qualitativa de todos os parâmetros; Percepção da realidade antes de avaliar os resultados; Inclusão de características funcionais no modelo.
MODELAÇÃO FÍSICA E MATEMÁTICA;
VALIDAÇÃO DO MODELO COMPUTACIONAL; Validação experimental essencialmente qualitativa.
APLICAÇÃO EM PROBLEMAS DE ENGENHARIA.
EESTUDO STUDO EEXPERIMENTALXPERIMENTAL
ENSAIOS EXPERIMENTAIS
METODOLOGIA E ABORDAGEM Seguida pelo fabricante; Norma ASHRAE Standard 72-1998.
Method of testing open refrigerators.
Secção I&D da JORDÃO Cooling Systems.
Condições de Fronteira do Modelo: Medição Temperatura e Velocidade.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
Caso A : Aumento do diâmetro dos orifícios: A = 2 Grelha de insuflação:
Conservação de massa U = 2,1 [m/s]
OBJECTIVO: Uniformização das propriedades físicas relevantes. Melhorar as condições de funcionamento através de
alterações geométricas e funcionais da configuração.
Caso B : Configuração do Caso A. Perfuração e alteração dimensional das prateleiras.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
VECTORES DE VELOCIDADE: GlobalCaso A
PREVISÕES:
Melhor distribuição do escoamento.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
VECTOR DE VELOCIDADES: Grelha de InsuflaçãoCaso A
PREVISÕES:Velocidade de Insuflação mais reduzida;Atenuação da recirculação na prateleira superior.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
VECTORES DE VELOCIDADE: Grelha de AspiraçãoCaso A
PREVISÕES:Ligeira alteração da cortina de ar;Perda para o exterior de mistura de ar refrigerado.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
VECTORES DE VELOCIDADE: Parede Frontal InteriorCaso A
PREVISÕES:Aumento substancial da circulação de ar refrigerado;Redução da Temperatura entre as prateleiras.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
DISTRIBUIÇÃO DO CAMPO DE TEMPERATURACaso A
PREVISÕES:
Desvio da Temperatura: 10 % ; Redução de 0,7 [ºC].
Maior uniformização do Campo de Temperaturas.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
DISTRIBUIÇÃO DO CAMPO DE TEMPERATURACaso A
PREVISÕES:
Zona superior: Velocidade de Insuf.
Temperatura
& Atenuação da recirculação
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
Caso B : Caso particular (Caso A):
B = A = 2
Grelha de insuflação: Conservação de massa U = 2,0 [m/s]
Perfuração e alteração dimensional das prateleiras.
De modo a permitir na zona de exposição: Maior circulação de ar refrigerado; Redução adicional da temperatura; Maior homogeneidade das propriedades.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
VECTORES DE VELOCIDADE: GlobalCaso B
PREVISÕES:
Aumento significativo da circulação de ar refrigerado entre as prateleiras.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
VECTORES DE VELOCIDADE: Grelha de InsuflaçãoCaso B
PREVISÕES: Velocidade de Insuflação Modificação das
características da cortina de ar.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
VECTORES DE VELOCIDADE: Grelha de AspiraçãoCaso B
PREVISÕES:Distribuição mais uniforme da Temperatura.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
VECTORES DE VELOCIDADE: Parede Frontal InteriorCaso B
PREVISÕES:Maior conformidade do escoamento em todo o espaço
refrigerado.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
DISTRIBUIÇÃO DO CAMPO DE TEMPERATURACaso B
PREVISÕES:
Desvio da Temperatura: 11 % ; Redução de 0,8 [ºC].
Maior uniformização do Campo de Temperaturas.
AAPLICAÇÃO PLICAÇÃO PPRÁTICA DO RÁTICA DO MMODELOODELO
DISTRIBUIÇÃO DO CAMPO DE TEMPERATURACaso B
PREVISÕES:
Passagem de ar refrigerado entre as prateleiras.
Distribuição mais uniforme que no Caso A.
CCONCLUSÕESONCLUSÕES
Desenvolvimento e Validação de um modelo numérico: Simulação com precisão adequada; Apreciação dos fenómenos associados à refrigeração
de produtos em Equipamentos Expositores Abertos.
Aplicação de Técnicas Experimentais: Avaliação e Caracterização do Escoamento e
Transmissão de Calor.
Aplicação Casos de estudo de Relevância Prática: Redução e Uniformização da Temperatura; Maior Conformidade do escoamento.
Aumento do período de conservação dos produtos.
CCONCLUSÕESONCLUSÕES
SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS:
MODELO NUMÉRICO: Tridimensionalidade e Regime Transiente; Modelo de Radiação Térmica; Modelo de Concentração de Espécies; Geometrias mais complexas; Integração do sistema de refrigeração; Extensão do código à carga térmica dos produtos. Investigação de Casos Práticos adicionais.
ESTUDO EXPERIMENTAL: Secção de teste; Técnicas experimentais; Validação.