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Tipo: Artigo de Evento
Título: Modelagem matemática e simulação numérica dos rotores dessecantes utilizados em sistemas de condicionamento de ar por adsorção
Título em inglês: Mathematical modeling and numerical simulation of the desiccant wheels used in adsorption-air conditioning systems
Autor(es): Medeiros, Jesus Marlinaldo de
Marcondes, Francisco
Gurgel, José Maurício Alves de Matos
Palavras-chave: Condicionamento de ar;Rotores dessecantes;Adsorção;Desumidificação;Recuperação entálpica;Método dos volumes finitos
Data do documento: 2006
Instituição/Editor/Publicador: https://www.abcm.org.br/anais/conem/2006
Citação: MEDERIOS, Jesus Marlinaldo de; MARCONDES, Francisco; GURGEL, José Maurício Alves de Matos. Modelagem matemática e simulação numérica dos rotores dessecantes utilizados em sistemas de condicionamento de ar por adsorção. In: CONGRESSO NACIONAL DE ENGENHARIA MECÂNICA, IVº., 22 a 25 ago. 2006, Recife-PE. Anais[…], Recife-PE., 2006.
Resumo: O presente trabalho trata da modelagem matemática, simulação numérica e análise dos fenômenos de transferência de calor e massa em rotores dessecantes e rotores entálpicos empregados respectivamente na desumidificação do ar úmido e na recuperação de energia. O problema consiste de um rotor cilíndrico rotativo, tipo Honeycomb, impregnado de material dessecante, através do qual passam dois fluxos de ar contrários: um de processo (adsorção) e outro de regeneração (dessorção). Foi testado e validado um modelo matemático unidimensional, transiente, envolvendo as transferências de calor e massa na corrente fluida e na matriz porosa adsortiva, sendo composto de equações de conservação de massa e de energia, uma isoterma de adsorção e relações psicrométricas. Este sistema de equações foi discretizado via método dos volumes finitos, formulação totalmente implícita, com arranjo desencontrado. O procedimento numérico para solução utilizou a técnica iterativa de Gauss-Seidel com sub-relaxação, exceto na equação da energia no dessecante onde empregou-se o algoritmo de Thomas (TDMA). Os resultados obtidos são apresentados em forma de perfis de temperatura e umidade absoluta nas seções de adsorção e dessorção. Nos rotores entálpicos, observou-se que o modelo de equilíbrio instantâneo apresentou um bom ajuste sem grande custo computacional. Entretanto nos rotores dessecantes, registrou-se uma certa discrepância que pode estar associada à resistência de difusão de massa na matriz dessecante que foi desprezada nesse modelo.
Abstract: The present work presents the modeling, numerical simulation and analysis of the heat and mass transfer phenomena in desiccant and energy wheels used in the air dehumidification and enthalpy recovery, respectively. The problem studied consists of a honeycombed rotary desiccant wheel divided into two sections: adsorption and regeneration sections, where the adsorption and regeneration occur in a counter-flow arrangement. One mathematical model was tested and validated, steady and one-dimensional, considers the heat and mass transfers in fluid flow as well as in the adsorptive porous matrix; besides it is composed of energy and mass conservation equations, one adsorption isotherm and psychometrics relationships. This system of equations was discretized by finite volume method using fully implicit scheme with a staggered arrangement. Gauss-Seidel iteration under relaxation conditions was the numerical technique used to obtain the solution, except in the energy equation in the desiccant one where the Tridiagonal Matrix Algorithm (TDMA) was used. The results reached are presented in terms of temperature and absolute humidity profiles for both supply and exhaust air flows. Concerning to enthalpy wheels, it was observed that the instantaneous equilibrium model presents good fit without significant computational cost. On the other hand, relating to desiccant wheels, it was noticed certain discrepancy that can be associated to internal moisture diffusion resistance in the desiccant matrix.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/61467
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