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Title in Portuguese: Novos parâmetros geométricos de componentes de tubos de vórtice para operação em baixas pressões e acionamento por sistema fotovoltaico
Title: New geometric parameters of vortex tubing components for low pressure and photovoltaic system operation
Author: López Clemente, Hugo Alberto
Advisor(s): Silva, Maria Eugênia Vieira da
Co-advisor(s): Rocha, Paulo Alexandre Costa
Keywords: Engenharia mecânica
Refrigeração
Compressores de ar
Vortex tube
Photovoltaic system
Air compressor
Issue Date: 23-Mar-2018
Citation: LÓPEZ CLEMENTE, H. A. Novos parâmetros geométricos de componentes de tubos de vórtice para operação em baixas pressões e acionamento por sistema fotovoltaico. 2018. 167 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: O estudo do sistema de refrigeração com tubo de vórtice possibilita a redução do impacto do aquecimento global gerado pelos sistemas de refrigeração convencionais, com 20% em emissões diretas de refrigerantes e 80% em emissões indiretas de gases de efeito estufa provenientes da produção de eletricidade para o acionamento do sistema. O tubo de vórtice é um dispositivo de fácil manutenção e baixo custo, que funciona como uma unidade de refrigeração aplicada em setores domésticos e industrial. É possível ter seu acionamento através de sistemas fotovoltaicos para uso em áreas isoladas e urbanas. Neste trabalho foram experimentalmente investigados novos parâmetros geométricos para um tubo de vórtice em contrafluxo, a saber, a relação de comprimento-diâmetro (L/D), o diâmetro do bocal de entrada, o modo de injeção na câmara de vórtice e o número de bocais dos geradores. O objetivo foi produzir correntes de ar frio nas pressões de 2, 3 e 4 bar, e com a possibilidade de acionamento por um sistema fotovoltaico. As câmaras e os geradores de vorticidade foram fabricados em uma impressora 3D com plástico biodegradável (poliácido lático). Os resultados experimentais revelaram que o maior efeito da diferença de temperatura fria e um melhor coeficiente de performance (COP) foram obtidos para um tubo de vórtice com uma relação de L/D=40, com gerador de vorticidade de 1 bocal, com injeção de ar comprimido tangencial e diâmetros de 5,5 mm e 7 mm no bocal de entrada. De acordo com os levantamentos de custos dos componentes fotovoltaicos, um sistema fotovoltaico conectado à rede apresentou um menor custo em relação a sistema fotovoltaico isolado, mas este último pode ser indicado para lugares onde a rede elétrica não esteja disponível.
Abstract: The study of the cooling system with vortex tube enables the reduction of the impact of global warming generated by conventional refrigeration systems. In these systems, 20% are in direct emissions of refrigerants, and 80% in indirect emissions of greenhouse effect gases that are the result of the electricity production in thermal power plants. The vortex tube is cooling device with easy maintenance and low cost. It has applications in domestic and industrial sectors. A photovoltaic system can power the air compressor of the vortex tube for use in isolated areas, as well as connected directly to the grid in urban areas. This work investigates new geometric parameters for a vortex tube that operates in counter flow. These parameters are the lengthdiameter ratio (L/D), the inlet nozzle diameter, the injection mode in the vortex chamber, and the number of nozzles in the generator. The purpose is to produce cold air streams at pressures of 2, 3 and 4 bar, to facilitate its operation by a photovoltaic system. The chamber and vorticity generators were manufactured in a 3D printer with biodegradable plastic (lactic polyacid). The experimental results showed that the highest cold air temperature difference and the best coefficient of performance (COP) were obtained for a vortex tube with a ratio of L/D=40, a vortex generator with 1 nozzle, with tangential injection of the compressed air, and inlet nozzle diameters of 5.5 mm and 7 mm. According to cost surveys of the photovoltaic systems, the results show that the system connected to the grid presented a lower cost than the isolated system, but the latter could be indicated for places where the grid is not available.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/31752
metadata.dc.type: Dissertação
Appears in Collections:DEME - Dissertações defendidas na UFC

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