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Seleção de um termossifão para aplicação em pré-aquecedores de ar

Thermosyphons are effective devices able to transfer large amounts of energy given a small temperature difference using the working fluid latent heat and gravitational forces. This passive heat transfer device is found in many the industrial sector applications, from air preheaters, heat regeneratio...

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Autor principal:	Vaz, Allefe Jardel Chagas
Formato:	Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2023
Assuntos:	Aquecedores de ar Meios de transferência de calor Calor - Transmissão Energia - Transferência Air heaters Heat-transfer media Heat - Transmission Energy transfer CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30433
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spelling	riut-1-304332023-01-25T06:06:49Z Seleção de um termossifão para aplicação em pré-aquecedores de ar Selection of a thermosyphon for air preheaters’ application Vaz, Allefe Jardel Chagas Alves, Thiago Antonini Dimbarre, Victor Vaurek Alves, Thiago Antonini Behainne, Jhon Jairo Ramírez Barbosa, Marcos Vinicius Aquecedores de ar Meios de transferência de calor Calor - Transmissão Energia - Transferência Air heaters Heat-transfer media Heat - Transmission Energy transfer CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA Thermosyphons are effective devices able to transfer large amounts of energy given a small temperature difference using the working fluid latent heat and gravitational forces. This passive heat transfer device is found in many the industrial sector applications, from air preheaters, heat regeneration, solar panels, heat exchangers, to name a few. The thermosyphons are made of a hermetically sealed tube divided in three sections, the evaporator, the adiabatic section, and the condenser. The goal of this Senior Design Project was to select the best settings for a thermosyphon aiming for an air preheater application, experimentally evaluating its thermal performance varying the filling ratio and working slope. Thermosyphons were constructed with copper tubes having a length of 180mm, an outer diameter of 9.45mm and an inner diameter of 7.75mm, where each section of the thermosyphon having a length of 60mm. The working fluid used was distilled water. The evaporator was heated using a thermal resistance of nickelchrome and the condenser was cooled by forced convection using air. The power dissipations provided to the system started at 1 to 11W, using a 2W increment. The selection first step analyzed the filling ratios of 20, 40, and 60%, using a working slope of 45º relative to the horizontal. The best results found were to the filling ratio of 40%, since it showed a smaller operational temperature and smaller thermal resistance. The selection second step analyzed the working slope of 22.5, 45, 67.5, and 90º (vertical position). The working slope selected was 45º, since it showed a smaller thermal resistance. Termossifões são dispositivos eficazes que transferem grandes quantidades de energia na forma de calor com pequenas diferenças de temperatura utilizando o calor latente de vaporização de seu fluido de trabalho e a ação da gravidade. A aplicação desse dispositivo passivo de transferência de calor no setor industrial varia desde aquecedores de ar, regeneradores de calor, coletores solares, trocadores de calor, entre outros. Os termossifões são compostos de um tubo hermeticamente fechado dividido em três regiões distintas, o evaporador, a seção adiabática e o condensador. O objetivo deste Trabalho de Conclusão de Curso foi selecionar a melhor configuração para um termossifão visando sua aplicação em pré-aquecedores de ar, investigando experimentalmente seu desempenho térmico variando sua razão de preenchimento e inclinação de operação. Para isso foram construídos termossifões utilizando tubos de cobre de 180mm de comprimento, 9,45mm de diâmetro externo e 7,75mm de diâmetro interno, com cada região do termossifão possuindo 60mm de comprimento. O fluido de trabalho utilizado foi água destilada. O evaporador foi aquecido por uma fita resistiva de níquel-cromo e o condensador foi resfriado por convecção forçada a ar. A carga térmica fornecida ao termossifão foi de 1W até 11W com incrementos de 2W. Na primeira etapa da seleção foram analisadas razões de preenchimento de 20%, 40% e 60% considerando uma inclinação de operação de 45º em relação à horizontal. Os melhores resultados experimentais encontrados foram para uma razão de preenchimento de 40%, que apresentou a menor temperatura operacional e menor resistência térmica. Na segunda etapa da seleção esses termossifões foram testados experimentalmente nas inclinações de operação de 22,5º, 45º, 67,5º e 90º (posição vertical). A inclinação de operação selecionada foi de 45º, pois apresentou menor resistência térmica. 2023-01-24T15:38:50Z 2023-01-24T15:38:50Z 2022-07-01 bachelorThesis VAZ, Allefe Jardel Chagas. Seleção de um termossifão para aplicação em pré-aquecedores de ar. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2022. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30433 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Ponta Grossa Brasil Departamento Acadêmico de Engenharia Mecânica Engenharia Mecânica UTFPR
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description	Thermosyphons are effective devices able to transfer large amounts of energy given a small temperature difference using the working fluid latent heat and gravitational forces. This passive heat transfer device is found in many the industrial sector applications, from air preheaters, heat regeneration, solar panels, heat exchangers, to name a few. The thermosyphons are made of a hermetically sealed tube divided in three sections, the evaporator, the adiabatic section, and the condenser. The goal of this Senior Design Project was to select the best settings for a thermosyphon aiming for an air preheater application, experimentally evaluating its thermal performance varying the filling ratio and working slope. Thermosyphons were constructed with copper tubes having a length of 180mm, an outer diameter of 9.45mm and an inner diameter of 7.75mm, where each section of the thermosyphon having a length of 60mm. The working fluid used was distilled water. The evaporator was heated using a thermal resistance of nickelchrome and the condenser was cooled by forced convection using air. The power dissipations provided to the system started at 1 to 11W, using a 2W increment. The selection first step analyzed the filling ratios of 20, 40, and 60%, using a working slope of 45º relative to the horizontal. The best results found were to the filling ratio of 40%, since it showed a smaller operational temperature and smaller thermal resistance. The selection second step analyzed the working slope of 22.5, 45, 67.5, and 90º (vertical position). The working slope selected was 45º, since it showed a smaller thermal resistance.
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Seleção de um termossifão para aplicação em pré-aquecedores de ar

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