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Title in Portuguese: Estudo do desempenho de uma torre de recuperação de calor com canais sintéticos de poliuretano para um dessalinizador solar térmico
Title: Performance study of a heat recovery tower with synthetic (polyurethane) flow channels to operate in a solar desalination unit
Author: Rodrigues, Frederico Pinheiro
Advisor(s): Silva, Maria Eugênia Vieira da
Keywords: Engenharia mecânica
Dessalinização da água
Energia renovável
Energia solar
Issue Date: 23-Apr-2010
Citation: RODRIGUES, F. P. Estudo do desempenho de uma torre de recuperação de calor com canais sintéticos de poliuretano para um dessalinizador solar térmico. 69 f. 2010. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010.
Abstract in Portuguese: Diante da crescente escassez de água potável em várias regiões semi-áridas, e a necessidade de avanço na utilização de fontes de energias renováveis, o presente trabalho apresenta o estudo do desempenho de uma torre de recuperação de calor para operar com um dessalinizador solar que possa ser utilizado para a produção descentralizada de água potável. O dessalinizador solar estudado possui duas unidades básicas: a unidade de aquecimento e a unidade de dessalinização. O trabalho apresenta os resultados alcançados com uma torre de recuperação de calor com canais sintéticos de poliuretano. A operação da torre consiste no aquecimento e evaporação de água salobra armazenada em um estágio inferior, que condensa na parte inferior da bandeja do estágio acima. O condensado escoa para uma calha lateral de onde é coletado, enquanto a água armazenada na bandeja é aquecida devido aos processos de transferência de calor, pricipalmente ao processo de condensação. O processo de evaporação, condensação e aquecimento de água se repete entre as bandejas contidas nos estágios da torre de recuperação de calor, em um total de cinco estágios. Os resultados apresentam ainda os coeficientes de uma correlação para o número de Sherwood, desenvolvida a partir de uma unidade de dessalinização de laboratório, operando em temperaturas controladas, para ser usada como modelo de referência na determinação do desempenho de torres de recuperação de calor. O dessalinizador está em funcionamento e a torre de recuperação de calor apresentou bons resultados alcançando uma produção de 35 litros de água dessalinizada por dia. Os resultados da produção por estágio e dos perfis de temperatura do dessalinizador estão apresentados na forma de gráficos. Os parâmetros de desempenho foram calculados e alcançados os valores de 1,26, para o GOR do dessalinizador e 4,78 para o COP. A correlação para o número de Sherwood foi desenvolvida e foram comparados os valores experimentais com os valores obtidos pela correlação.
Abstract: Because of the lack of drinkable water in various semi-arid regions and the necessary use of renewable energies, the present work presents a performance study of a heat recovery tower to operate in a solar desalination unit for decentralized water production. The solar desalination unit has two parts: a heating unit and a desalination unit.This work presents the field results with a desalination tower with synthetic (polyurethane) flow channels. The tower operation consists of the heating of salty water, the evaporation of desalinated water vapor in the lower stage, and the vapor condensation on the above stage. The condensate flows to a lateral channel to be collected, while the salty water in the trays is heated by the heat transfer processes, particularly the condensation from the tray below. The heating, evaporation, and condensation processes are repeated among the trays in a heat recovery mechanism. The results also show the correlation parameters for the Sherwood number, developed using the experimental data gathered in a temperature controlled laboratory desalination unit. This correlation was used as a reference in the study of heat recovery towers. The solar dealination system is working properly and showed a daily production of 35 liters. The results present the production per stage and the temperature profiles, in graphical form. For the performance parameters, a GOR value of 1,26 and a COP value of 4,78 were measured. The Sherwood correlation was used to compare experimental and simulated values.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15906
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