Modelagem, simulaçao e otimizaçao numérica e experimental de sistemas de resfriamento de equipamentos eletrônicos e motores stirling

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorVargas, Jose Viriato Coelho-
Autor(es): dc.contributorUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia - PIPE-
Autor(es): dc.contributorOrdonez, Juan Carlos-
Autor(es): dc.contributorStanescu, George-
Autor(es): dc.creatorCampos, Marcos Carvalho, 1963--
Data de aceite: dc.date.accessioned2019-08-21T23:21:04Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2019-08-21T23:21:04Z-
Data de envio: dc.date.issued2014-02-10-
Data de envio: dc.date.issued2014-02-10-
Data de envio: dc.date.issued2004-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://hdl.handle.net/1884/34754-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/1884/34754-
Descrição: dc.descriptionResumo: Esta tese trata do desenvolvimento de uma técnica alternativa para modelagem matemática, de uso geral em sistemas reais, aqui denominada de modelo de elementos de volume. A técnica se baseia na combinação de princípios de termodinâmica clássica com transferência de calor e mecânica dos fluidos, além da utilização de correlações analíticas e empíricas disponíveis na literatura, para simular o comportamento de sistemas térmicos reais. O capítulo 3 desenvolve a aplicação do modelo de elementos de volume em gabinetes que contém equipamentos eletrônicos com geração de calor, em regime de convecção natural. O modelo é implementado em um código computacional que reproduz aproximadamente o comportamento físico do sistema, que pode ser usado como uma ferramenta de simulação, projeto e otimização. Para duas configurações típicas, os resultados numéricos são comparados com resultados experimentais, e as distribuições de temperatura e umidade relativa do gabinete simulado são apresentadas. No capítulo 4, um estudo experimental comparativo entre dois sistemas de trocadores de calor, ar/ar e ar/água é desenvolvido, sendo que os dois sistemas foram instalados em um mesmo gabinete de referência que acondiciona elementos internos geradores de calor. A finalidade dos trocadores de calor é a retirada de calor do ambiente interno do gabinete, de modo que os equipamentos eletrônicos nele instalados possam operar abaixo de um nível máximo de temperatura especificado. Observou-se que o gabinete de referência operando com o sistema ar/água, originalmente desenvolvido nesta tese, apresentou uma temperatura média interna em regime permanente sempre inferior à temperatura média do mesmo gabinete operando com o sistema ar/ar. O capítulo 5 apresenta um estudo teórico, numérico e experimental para investigar a possibilidade de otimização da geometria de trocadores de calor enterrados para máxima transferência de calor. A primeira parte do capítulo identifica um princípio fundamental de otimização para maximizar a transferência de calor entre o tubo e o solo na sua vizinhança, o qual é esperado estar presente em qualquer projeto com trocadores de calor de tubos enterrados. A segunda parte do capitulo 5 apresenta uma aplicação prática do princípio desenvolvido: o modelo de elementos de volume é empregado para obter um sistema de equações diferenciais ordinárias no tempo, combinando a primeira lei da termodinâmica com correlações empíricas da transferência de calor para determinar o campo de temperatura dentro de um abrigo de eletrônicos que utiliza o trocador de calor ar-solo com tubos enterrados. Os resultados numéricos obtidos com o modelo de elementos de volume são validados através de comparação direta com medições de temperatura e umidade relativa. É mostrado que o comprimento do tubo pode ser otimizado de tal maneira que a máxima temperatura alcançada no interior do abrigo seja mínima. Os resultados também demonstram o potencial da utilização de tubos enterrados para resfriamento de pacotes eletrônicos. Uma vez que precisão e baixo tempo computacional são combinados, o modelo mostra-se eficiente e pode ser usado como ferramenta para simulação, projeto e otimização de pacotes eletrônicos resfriados por trocadores de calor enterrados. O capítulo 6 tem por objetivo apresentar o modelo de elementos de volume aplicado à simulação do comportamento termodinâmico de motores Stirling operando em regime transiente, em função de vários parâmetros geométricos e de operação envolvidos no projeto do motor. Grupos adimensionais apropriados são definidos a fim de apresentar os resultados de simulação para aplicação generalizada e, a partir do reconhecimento da disponibilidade finita de espaço é estabelecida uma restrição total de volume para alocação do motor. Desta maneira, procede-se a otimização da distribuição do espaço disponível para máxima eficiência do ciclo.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
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Palavras-chave: dc.subjectTeses-
Palavras-chave: dc.subjectModelos matematicos-
Palavras-chave: dc.subjectResfriamento - Modelos matematicos-
Palavras-chave: dc.subjectAparelhos e materiais eletronicos - Resfriamento - Modelos matematicos-
Palavras-chave: dc.subjectMotores stirling - Resfriamento - Modelos matematicos-
Título: dc.titleModelagem, simulaçao e otimizaçao numérica e experimental de sistemas de resfriamento de equipamentos eletrônicos e motores stirling-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional - Rede Paraná Acervo

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