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Title in Portuguese: Dimensionamento, construção e realização de testes de desempenho de um tubo de vórtice que opere em baixas pressões para acionamento por energia solar
Title: Sizing, constructions and realization of tests of performance of a vortex tube that operate at low pressures to drive by solar energy
Author: Silva, George Miranda Alves de Moraes e
Advisor(s): Silva, Maria Eugênia Vieira da
Co-advisor(s): Andrade, Carla Freitas de
Keywords: Engenharia mecânica
Diafragma
Fluxo de ar
Movimento turbulento
Issue Date: 15-Mar-2012
Citation: SILVA, G. M. A. M. Dimensionamento, construção e realização de testes de desempenho de um tubo de vórtice que opere em baixas pressões para acionamento por energia solar. 2012. 88 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012.
Abstract in Portuguese: O presente trabalho tem como objetivos dimensionar, construir e testar um novo tubo de vórtice, que opere a partir da utilização de ar comprimido em pressões abaixo das faixas de pressão típicas deste dispositivo de refrigeração não-convencional, com o propósito de obter correntes de ar frio para climatização. Para tanto, foram inicialmente estudados aspectos teórico-experimentais dos processos de escoamento, através de testes realizados em laboratório com um tubo de vórtice comercial. Conhecida a influência dos parâmetros geométricos (tais como a razão entre o comprimento e diâmetro interno do tubo e o diâmetro do orifício do diafragma) e das propriedades termofísicas (tais como a pressão manométrica de entrada no tubo do ar comprimido e o percentual de vazão mássica da corrente de ar frio) no desempenho do tubo de vórtice, deu-se a etapa de dimensionamento do mesmo. Depois de projetadas e desenhadas as peças do tubo, as etapas finais foram a fabricação do tubo e a realização de testes experimentais, além da seleção de um arranjo fotovoltaico que forneça a potência necessária para o acionamento do compressor. Os resultados dos testes em laboratório com um tubo de vórtice do tipo contra-corrente, de diâmetro interno D igual 16,5 mm e comprimento igual a quinze vezes esse valor, e configurado com diafragma de diâmetro do orifício de 0,5D, mostraram que são obtidas temperaturas da corrente de ar frio de 9,5 ºC a uma vazão mássica de 40% da vazão mássica de entrada, quando fornecido pelo compressor pressão manométrica de entrada de 3 bar e vazão volumétrica de 3,15 L/s de ar comprimido.
Abstract: This paper aims to scale, build and test a new vortex tube, operating from the use of compressed air at pressures below the pressure ranges typical of this unconventional cooling device for the purpose of obtaining drafts cold for air conditioning. For that were originally studied theoretical and experimental aspects of flow processes through tests performed in the laboratory with a commercial vortex tube. Known influence of geometric parameters (such as the ratio between the length and internal diameter of the tube and the diameter of the diaphragm hole) and the thermophysical properties (such as inlet pressure gauge in the compressed air tube and the mass flow rate of the stream cold) air in the performance of the vortex tube, gave up the step of sizing the same. After engineered and designed parts of the tube, the final steps were the manufacture of pipe and conducting experimental tests, beyond the selection of a photovoltaic array to provide the power required to drive the compressor. The results of the laboratory tests with a vortex tube counter-current type, internal diameter D equal to 16.5 mm and a length equal to fifteen times this value, and configured diaphragm orifice diameter of 0.5D showed that temperatures of the cold air flow of 9.5 °C at a mass flow of 40% of the mass flow input are obtained when delivered by the compressor inlet gauge pressure of 3 bar and volumetric flow rate of 3.15 L/s compressed air.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/11062
metadata.dc.type: Dissertação
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