Estudo teórico e experimental da tecnologia dessecante aplicada ao condicionamento de ar em João Pessoa

Marcio Gomes da Silva

ORCID iD Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Jesus Marlinaldo de Medeiros

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

José Maurício Alves de Matos Gurgel

ORCID iD Universidade Federal da Paraíba (UFPB) Brasil

Resumo

Os rotores dessecantes são trocadores rotativos de calor e massa, tipo ar-ar, impregnados com material adsorvente, utilizados para desumidificação do ar úmido. Neste trabalho, é realizado um estudo teórico-experimental sobre o comportamento/desempenho de um rotor dessecante, usado para sistema de condicionamento de ar dessecante, funcionando sob as condições climáticas da cidade de João Pessoa. O problema consiste de um rotor cilíndrico rotativo, tipo Honeycomb, impregnado de material dessecante, através do qual passam dois fluxos de ar contrários: um de processo (adsorção) e outro de regeneração (dessorção). Foi testado e validado um modelo matemático unidimensional, transiente, envolvendo as transferências de calor e massa na corrente fluida e na matriz adsortiva, sendo composta por equações de conservação de massa e de energia, uma isoterma de adsorção e relações psicrométricas. Esse sistema de equações foi discretizado via método dos volumes finitos, formulação totalmente implícita, com arranjo desencontrado. O procedimento numérico para solução utilizou a técnica iterativa de Gauss-Seidel com sub-relaxação e o algoritmo de Thomas (TDMA). Os resultados indicam que o modelo matemático necessita de aprimoramento para representar com maior precisão os resultados experimentais, pois apresentaram erros relativos máximos de 10% para temperatura e 14 % para razão de umidade.

Palavras-chave


Condicionamento de ar; Rotor dessecante; Dados experimentais; Modelagem matemática; Simulação numérica


Texto completo:

Referências


ANTONELLIS, S. D.; JOPPOLO, C. M.; MOLINAROLI, L. Simulation, performance analysis and optimization of desiccant wheels, Energy and Buildings, v. 42, n. 9, p. 1386-1393, set. 2010.

CAMARGO, J. R, Sistemas de resfriamento evaporativo e evaporativo-adsortivo aplicados ao condicionamento de ar. 2003. 140 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Engenharia do Campus de Guaratinguetá da UNESP, Guaratinguetá, São Paulo, 2003.

FREITAS, E. F. Construção de uma bancada otimizada para estudo de painéis evaporativos e ensaios de painéis de fibras vegetais. 2007. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade de Brasília, Brasília-DF, 2007.

GE, T. S. et al. Experimental investigation on a one-rotor two-stage rotary desiccant cooling system, Energy, v. 33, n.11, p. 1807-1815, dec. 2008.

HARLOW, F. H.; WELCH, J. E. Numerical Calculation of Time-Dependent Viscous Incompressible Flow of Fluid with Free Surface. Physics of Fluids, v. 8, n.12, p. 2182-2189, dec. 1965.

HEIDARINEJAD, G., PASDARSHAHRI H., Potential of a desiccant-evaporative cooling system performance in a multi-climate country. International Journal of Refrigeration, v. 34, n. 5, p. 1251-1261, aug. 2011.

JIN, W. et al. An adsorptive Desiccant Cooling using Honeycomb Rotor Dehumidifier. Journal of Chemical Engineering of Japan, v. 31, n. 5, p. 706-713, 1998.

KODAMA A. et al. Process Configurations and Their Performance Estimations of an Adsorptive Desiccant Cooling Cycle for Use in a Damp Climate. Journal of Chemical Engineering of Japan, v. 36, n. 7, p. 819-826, 2003.

KODAMA, A. et al. Experimental Study on a Process Design for Adsorption Desiccant Cooling Driven with a Low-Temperature Heat, Springer Science, Business Media, Inc. Manufactured in The Netherlands. Adsorption, v. 11, p. 631-636, 2005.

LEE, D. Y.; KIM, D. S. Analytical modeling of a desiccant wheel. International Journal of Refrigeration, v. 42, p. 97-111, 2014.

MALISKA, C. R. Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer, Rio de Janeiro: LTC, 1995.

MEDEIROS J. M. Modelagem e Simulação de Sistemas de Condicionamento de Ar com Rotores Dessecantes. 2007. 162 f. Tese (Doutorado) – Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa-PB, 2007.

MOREIRA, H. M.; GIOMETTI, A. B. R. Protocolo de quioto e as possibilidades de inserção do Brasil no mecanismo de desenvolvimento limpo por meio de projetos em energia limpa. Contexto int., Rio de Janeiro, v. 30, n. 1, p. 9-47, apr. 2008.

RUIVO, C. R. Modelação Numérica dos Fenômenos de Transferência de Calor e de Massa em Rodas Higroscópicas. 2005. 248 f. Tese (Doutorado) – Universidade de Coimbra, Coimbra, Portugal. 2005.

RUIVO, C. R.; COSTA, J. J.; FIGUEIREDO, A. R. Analysis of simplifying assumptions for the numerical modeling of the heat and mass transfer in a porous desiccant medium, Numerical Heat Transfer, Part A, v. 49, p. 851-872, 2006.

RUIVO, C. R.; FIGUEIREDO, A. R; COSTA, J. J. Predicted results of the performance of a unizone solid desiccant evaporative cooling. In: CONGRESSO MEDITERRÂNICO DE CLIMATIZAÇÃO, 2004, Lisboa, Portugal, Proceedings... Lisboa: 2004.

RUTHVEN, D.M. Principles of Adsorption Processes. New York: Wiley Interscience Publicacion, 1984.

SANTOS, M.A.M. Análise técnica e econômica para utilização de insumos alternativos em um sistema de resfriamento evaporativoadsortivo aplicado ao condicionamento de ar. 2005. 83 f. Dissertação (Mestrado) – Universidade de Taubaté, Taubaté, São Paulo, 2005.

SILVA, M. G. Estudo Experimental de um Sistema de Condicionamento de Ar com Rotores Dessecantes. 2010. 156 f. Tese (Doutorado) – Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa-PB, 2010.

SIMONSON, C. J. Heat and Moisture Transfer in Energy Wheels. 236 f. Thesis (Ph.D. in mechanical engineering) – University of Saskatchewan, Canada, 1998.

SPHAIER, L. A.; WOREK, W. M. Comparisons between 2-D and 1-D formulations of heat and mass transfer in rotary regenerators, Numerical Heat Transfer, Part B Fundamentals, v. 49, p. 223-237, 2006.

UÇKAN I. et al. Experimental investigation of a novel configuration of desiccant based evaporative air conditioning system. Energy Conversion and Management, v. 65, p. 606-615, 2013.

ZHANG L. Z.; NIU J. L. Performance comparisons of desiccant wheels for air dehumidification and enthalpy Recovery. Applied Thermal Engineering, v. 22, n. 12, p. 1347-1367, 2002.

ZHANG X. J.; DAÍ Y. J.; WANG R. Z. A simulation study of heat and mass transfer in a honeycombed rotary desiccant dehumidifier. Applied Thermal Engineering, v. 23, p. 989-1003, 2003.

ZHENG, W.; WOREK, W. M. Numerical simulation of combined heat and mass transfer processes in a rotary dehumidifier. Numerical Heat Transfer, v. 23, n. 2, p. 211-232, 1993.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-03062015v1n31p60-74

O arquivo PDF selecionado deve ser carregado no navegador caso tenha instalado um plugin de leitura de arquivos PDF (por exemplo, uma versão atual do Adobe Acrobat Reader).

Como alternativa, pode-se baixar o arquivo PDF para o computador, de onde poderá abrí-lo com o leitor PDF de sua preferência. Para baixar o PDF, clique no link abaixo.

Caso deseje mais informações sobre como imprimir, salvar e trabalhar com PDFs, a Highwire Press oferece uma página de Perguntas Frequentes sobre PDFs bastante útil.

Download do PDF
Imprimir artigo
Exibir metadados
Como citar este documento

Visitas a este artigo: 2929

Total de downloads do artigo: 2899