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Estudo da influência da camada limite hidrodinâmica no desempenho de um tanque vertical de termoacumulação de água gelada durante o ciclo de descarga (2008)

  • Authors:
  • Autor USP: MILARE, MANOEL MÁXIMO - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PME
  • Subjects: REFRIGERAÇÃO; AR CONDICIONADO (ARMAZENAGEM)
  • Language: Português
  • Abstract: Quando água quente é introduzida em um tanque de termoacumulação vertical, durante o ciclo de descarga, ocorre uma mistura parcial dessa água com a água fria armazenada. A intensidade dessa mistura depende de parâmetros geométricos do difusor de entrada e da dinâmica do escoamento no início do processo. Inúmeros estudos têm sido desenvolvidos no intuito de se projetar adequadamente o difusor de entrada, de forma a minimizar essa, que corresponde a uma perda de capacidade do tanque. Porém, há uma outra forma de perda de capacidade do tanque, devida aos efeitos viscosos do escoamento. Quando um fluido escoa dentro de um tubo, há a formação de uma camada limite hidrodinâmica, devida à viscosidade do mesmo. Em cada seção transversal do tubo, dentro da camada limite, os efeitos viscosos geram um gradiente (radial) de velocidade. Fora dessa camada (no núcleo), esses efeitos são desprezíveis e o fluido escoa com velocidade uniforme. O gradiente radial de velocidade indica que parte do fluido escoa através da camada limite para o núcleo. Como a espessura da camada limite aumenta ao longo do comprimento do tubo, o escoamento no núcleo torna-se acelerado, até o ponto onde essa espessura atinge o valor do raio do tubo, quando o escoamento se torna totalmente desenvolvido. A distância desde o início da camada limite até o ponto em que essa atinge sua espessura máxima, é chamada comprimento hidrodinâmico de entrada. Considerando que não haja mistura das massas de água quando se inicia a introdução da água quente, irá se forma uma superfície de contato entre as mesmas. Essa superfície, por possuir velocidade no núcleo maior que a velocidade média de descarga, atingirá o difusor de saída mais rapidamente.Assim, para que seja garantida descarga de água na temperatura da água armazenada durante todo o ciclo de descarga, a altura do tanque deverá ser maior que a altura determinada utilizando-se a velocidade média do escoamento, sem considerar os efeitos viscosos (modelo ideal). A diferença entre essas alturas constitui, por si só, uma perda de capacidade do tanque. O estudo dos efeitos do escoamento viscoso no desempenho do tanque mostra que dois números adimensionais surgem naturalmente: o número de Reynolds relativo ao diâmetro, ReØ, necessário para se determinar o comprimento hidrodinâmico de entrada, e o número f, que relaciona a posição da superfície de contato das massas de água com o comprimento hidrodinâmico de entrada. Os resultados mostram que a perda devida aos efeitos do escoamento viscoso pode não ser desprezível e que a escolha do diâmetro do tanque é de fundamental importância para minimizar esses efeitos. Por fim, a perda de capacidade do tanque nos ciclos de descarga e carga não é a mesma, pois a diferença de densidade das massas de água age de maneira diversa em cada caso.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 15.12.2008
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      MILARÉ, Manoel Máximo; SIMÕES-MOREIRA, José R. Estudo da influência da camada limite hidrodinâmica no desempenho de um tanque vertical de termoacumulação de água gelada durante o ciclo de descarga. 2008.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2008. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-19052009-115422/ >.
    • APA

      Milaré, M. M., & Simões-Moreira, J. R. (2008). Estudo da influência da camada limite hidrodinâmica no desempenho de um tanque vertical de termoacumulação de água gelada durante o ciclo de descarga. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-19052009-115422/
    • NLM

      Milaré MM, Simões-Moreira JR. Estudo da influência da camada limite hidrodinâmica no desempenho de um tanque vertical de termoacumulação de água gelada durante o ciclo de descarga [Internet]. 2008 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-19052009-115422/
    • Vancouver

      Milaré MM, Simões-Moreira JR. Estudo da influência da camada limite hidrodinâmica no desempenho de um tanque vertical de termoacumulação de água gelada durante o ciclo de descarga [Internet]. 2008 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-19052009-115422/

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