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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2011.tde-27032012-114749
Documento
Autor
Nome completo
Mariana Fernandes
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2011
Orientador
Banca examinadora
Paiva, José Luís de (Presidente)
Giudici, Reinaldo
Zemp, Roger Josef
Título em português
Proposta e comparação de um modelo fenomenológico com base em alto transporte de massa e supersaturação para torre de resfriamento de água.
Palavras-chave em português
Supersaturação
Torres de resfriamento
Transporte de calor
Transporte de massa
Resumo em português
Torres de resfriamento são equipamentos muito utilizados na indústria e que muitas vezes operam sob condições adversas, particularmente, temperatura de água acima dos 50°C na entrada da torre. Nesta condição, tem-se alta taxa de evaporação e eventualmente condição de alto transporte de massa, normalmente não considerado no equacionamento de torres de resfriamento. Apresenta-se assim uma análise comparativa de diferentes métodos de cálculo de torres de resfriamento: Merkel, Poppe e o modelo proposto. No modelo proposto neste estudo, consideram-se os balanços diferenciais de massa e energia e os mecanismos de transporte simultâneo de calor e massa, na condição de alto transporte de massa e de supersaturação do ar, caso o vapor de água condense na forma de névoa. Para os casos em que há saturação do ar, os balanços diferenciais de massa e energia passam a contemplar este fenômeno a partir do momento em que ocorre a saturação. O modelo matemático desenvolvido consiste de equações diferenciais ordinárias e equações auxiliares, e foi implementado em uma interface Matlab. Os principais parâmetros investigados foram: as vazões de água e ar, a temperatura de bulbo úmido do ar, a temperatura da água na entrada da coluna e a altura da torre. A partir das simulações matemáticas, foram obtidos resultados de temperaturas do ar, da água e da umidade do ar ao longo da coluna, para os diferentes métodos.
Título em inglês
Presentation and comparison of a model based in high mass transfer and supersaturation in a cooling water tower.
Palavras-chave em inglês
Cooling tower
Heat transfer
Mass transport
Supersaturation
Resumo em inglês
Cooling towers are equipment widely used in industrial plants, where these operate under severe conditions such as cooling water inlet temperatures above 50oC. Under this condition, there are high evaporation of water and high mass transfer, generally not considered in performance analysis of a cooling tower. This work presents and analyzes the differences between the proposed model and the Merkel and Poppe approaches. The proposed model in this work is based on differential equations for energy and mass balances and on the mechanisms of combined heat and mass transfers, at high mass transfer condition and considering the supersaturated air from the height of the tower that the excess of water vapor condenses as a mist. At the point that the air became supersaturated, the differential equations for energy and mass balances start to consider the supersaturation phenomena. The mathematical model developed in this work is composed by ordinary differential equations and auxiliary equations which were solved at Matlab. The parameters investigated were water and air mass flow rates, air wet bulb temperature, water inlet temperature and tower height. The results of air and water temperatures, humidity air across the tower height are presented for each method analyzed.
 
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Data de Publicação
2012-04-05
 
AVISO: O material descrito abaixo refere-se a trabalhos decorrentes desta tese ou dissertação. O conteúdo desses trabalhos é de inteira responsabilidade do autor da tese ou dissertação.
  • Fernandes, M., e PAIVA, J. L. Proposta e Comparação de um Modelo Fenomenológico com Base em Alto transporte de Massa e Supersaturação para Torre de Resfriamento. In XIX Congresso Brasileiro de Engenharia Química, Búzios, 2012. Anais do Congresso Brasileiro de Engenharia Química., 2012.
  • Fernandes, M., e PAIVA, J. L. Torres de Resfriamento que Operam sob Condições Adversas: Análise dos Métodos de Cálculo e Proposta de Modelo. In XVIII Congresso Brasileiro de Engenharia Química COBEQ 2010, Foz do Iguaçu, 2010. Anais., 2010.
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