Estudo teórico e experimental de um chiller a adsorção para sistemas de ar condicionado solar

• Main Author: Vodianitskaia, Paulo José
• Other Authors: Gurgel, José Maurício
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal da Paraíba 2017
• Subjects: Refrigeração; Adsorção; Ar condicionado; Modelagem; Difusão; Energia solar; Refrigeration; Adsorption; Air conditioning; Modeling; Diffusion; Solar energy; ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
• Online Access: http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/8957

Submitted by Maike Costa ([e-mail]) on 2017-05-22T14:42:17Z No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 11672574 bytes, checksum: 5bf89f8b81d381d3a77f4d0f8236dc47 (MD5) === Made available in DSpace on 2017-05-22T14:42:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 11672574 bytes, checksum: 5bf89f8b81d381d3a77f4d0f8236dc47 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 === Human society in general, and Brazil in particular, face severe scenarios, from restricted energy supply to climate change and other challenges for a sustainable future. Thus renewable energy alternatives offering lower environmental and social impacts such as solar energy are subjects of special interest. The present work refers to this challenging picture. As a way to apply renewable energy, solid adsorption air conditioning favors energy security and contributes to the mitigation of greenhouse gases due to the lower dependency in regard to primary energy. It allows to a reduction on demand peaks, and to a natural adjustment between supply and demand levels. Moreover, the materials used in such systems present low environmental impact, especially the refrigerant fluid: water, abundant in nature and non-toxic. The general objective of this work is the development of an experimental chiller using local technology, resulting in a state-of-the-art performance level. Specific objectives include the development of a representative model for the adsorber, the comparison of adsorption kinetics between two fractions of silica gel, the evaluate how specific heat and mass diffusion influence the chiller performance. The numerical model contributions are related to the use of specific heat of the adsorbed phase, and mass diffusion for cycle characterization. The model resulted representative of the experimental behavior. COP was found to be 0,53 and SCP is 68 W/kg for 2.0 mm beads. These values are comparable or higher to the ones reported in literature for silica gel in loose grains. The use of a crushed silica gel of smaller size (026 mm) resulted in lower level of performance, which is probably due to the reduction of porosity after crushing. === A humanidade em geral, e o Brasil em particular, enfrentam duros cenários de restrição de energia, mudanças climáticas e outros desafios para um futuro sustentável. Assim, alternativas de energia renovável, de menor impacto ambiental e social, como a energia solar, se tornam objeto de especial interesse. É dentro desse quadro desafiador que se insere o presente trabalho. Como aplicação de energia renovável, a climatização a adsorção se configura como fator de segurança energética e contribui para a mitigação das emissões de gases efeito estufa, ao reduzir a dependência de energia primária. Conduz à redução de picos de demanda, e apresenta um ajuste natural entre demanda e oferta. Além disso, os materiais utilizados são de baixo impacto ambiental, especialmente o refrigerante: a água, abundante na natureza e atóxica. O objetivo geral do presente trabalho é desenvolver um chiller experimental com tecnologia nacional que permita atingir níveis de desempenho comparáveis ao estado da arte. Os objetivos específicos são: desenvolver um modelo representativo para o reator adsortivo, comparar a cinética de adsorção em duas granulometrias de sílica gel, e estudar a influência do calor específico e da difusão de massa. O modelo numérico trouxe como contribuições originais considerar o calor específico da fase adsorvida e a difusão de massa para caracterização do ciclo. O modelo resultou representativo do comportamento verificado experimentalmente. Foram obtidos COP de 0,53 e SCP de 68 W/kg para partículas de adsorvente de 2,0 mm, valores comparáveis ou superiores aos registrados na literatura para sílica gel em grãos soltos. A fração de granulometria menor (0,26 mm) teve desempenho inferior, provavelmente devido à redução de porosidade após britagem.