Avaliação numérico-experimental do resfriamento de ambientes por um sistema ciclônico-psicrométrico

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Dias, Daiane Ribeiro
• Orientador(a): Vieira, Luiz Gustavo Martins , Silva, Danylo de Oliveira
• Banca de defesa: Santana, Ricardo Corrêa de, Marczak, Ligia Damasceno Ferreira, Arouca, Fábio de Oliveira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso embargado
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Ciclones; Cyclones; Sustentabilidade; Sustainability; Resfriamento evaporativo indireto; Indirect evaporative cooling; Psicrometria; Psychrometrics; Troca térmica; Heat transfer
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29691; http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.570

O conforto térmico é uma necessidade presente em muitos ambientes como casas, comércios e espaços públicos, especialmente em um país tropical como o Brasil que tem períodos de seca bem definidos, caracterizado principalmente pela alta temperatura e baixa umidade relativa do ar. Ar quente e seco provoca um efeito térmico de resfriamento quando interage com alguma estrutura umedecida com água – efeito psicrométrico – devido à evaporação da água que absorve calor latente no processo. Em condições ideais, decaimentos térmicos de até 18ºC podem ser obtidos na estrutura, dependendo dos valores de temperatura e umidade relativa observados. Assim, esta dissertação propõe e investiga experimentalmente um sistema de climatização sustentável e de baixo consumo energético mediante a combinação da potencialidade do ar seco com as características do escoamento em ciclones revestidos por uma estrutura de tecido umedecida. Para tanto, uma nova configuração de ciclone foi proposta para potencializar a troca de calor entre fluido e parede. A nova família de ciclone com 0,2627 m² de área superficial mostrou-se satisfatória para aplicação em fenômenos de troca térmica, uma vez que apresentou coeficientes convectivos de transferência de calor variando entre 37,6 e 56,9 W/(m²°C) e números de Euler entre 1525 e 2821. O sistema ciclônico-psicrométrico proposto proporcionou decaimentos térmicos no fluido entre 3,9 e 13,1°C, enquanto o sistema atingiu uma eficiência térmica média de 60,5%. Os resultados também indicaram que o consumo de água para manter a umidificação do tecido é relativamente baixo, em que cerca de 16,02 g de líquido são necessários para resfriar 1 m³ de ar que escoa pelo ciclone. Previsões numéricas indicaram que, em 15 minutos, um sistema ciclônico-psicrométrico constituído por 10 ciclones pode proporcionar uma redução de até 7,0ºC em uma sala de 20,0 m² durante um dia quente (32,0ºC) a uma umidade relativa de 20,0%. Balanços de energia e análises econômicas mostraram ainda que a potência elétrica a ser consumida pelos acessórios do resfriamento ciclônico-psicrométrico representaria apenas 19,8% da potência elétrica requerida por um aparelho de ar-condicional convencional de 18000 BTU para realizar a mesma redução de temperatura. Tal economia certamente teria um impacto direto e positivo no orçamento dos usuários, especialmente para aqueles de menor renda ou que vivem em regiões secas e remotas.