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Título: Estudo experimental de um dessalinizador térmico com aquecimento controlado
Título em inglês: An experimental study of a controlled heating with thermal desalination
Autor(es): Rodrigues, Anderson Pereira
Orientador(es): Silva, Maria Eugênia Vieira da
Palavras-chave: Engenharia mecânica
Dessalinização da água
Gás natural
Data do documento: Mar-2011
Citação: RODRIGUES, A. P. (2011)
Resumo: Os dessalinizadores solares operam com uma fonte de calor variável, a radiação solar, o que dificulta a identificação da influência das variáveis de processo e dos parâmetros geométricos construtivos da torre de dessalinização. O presente trabalho apresenta o estudo experimental de um protótipo dessalinizador térmico com recuperação de calor e fonte de energia controlada, projetado para operar nos regimes transiente e permanente. Esse protótipo possibilitou o estudo dos parâmetros operacionais que influenciam na produção de água dessalinizada na torre de dessalinização, a saber, a altura da coluna d’água no tanque de armazenamento, o tipo de queimador, a vazão de gás natural, o número de estágios e o uso de uma nanopelícula sob a superfície de condensação. Além disso, foi possível realizar a caracterização térmica da torre pela determinação experimental do coeficiente de transferência de calor (K1) dos processos simultâneos de evaporação, radiação, convecção da superfície da água no tanque e de condensação nas paredes do estágio imediatamente superior ao tanque. O dessalinizador estudado é composto por um queimador, um tanque de armazenamento e uma torre de dessalinização com seis estágios. Controlando-se a vazão de gás natural foi possível manter temperaturas de operação pré-estabelecidas e constantes. Os resultados mostraram que o uso do queimador linear (queimador ideal) e de 6 litros de água no tanque de armazenamento apresentaram a melhor produção da torre. Foi mostrado também que a vazão de 0,533 g/min para o gás natural e o uso de 6 a 7 estágios de dessalinização são mais adequados para a torre. Com as medições experimentais foi possível a determinação do coeficiente de desempenho, COP, e da razão de ganho na saída, GOR, e esses valores foram de 4,09 e 5,91, respectivamente. Um aumento de 65,59% na produção de água dessalinizada foi observado com o uso de nanopelícula, embora testes químicos de possível contaminação não puderam ser realizados.
Abstract: Solar desalination systems operate with a transient heat source, the solar radiation, what makes it difficult to identify of the influence of the process variables and the constructive geometric parameters of the desalination tower. The present work presents the experimental study of thermal a desalination system prototype with heat recovery mechanism and controlled power supply to operate in transient and steady-state regimes. This prototype made possible the study of the operational parameters that influence the desalinated water production in the tower, namely, the height of the water column in the storage tank, the type of burner, the natural gas flow, the number of desalination stages, and the use of a nano film on the condensation surface. Additionally, it was possible to thermally characterize the desalination tower by determining the experimental overall heat transfer coefficient (K1) of the simultaneous evaporation, radiation, and convection processes between the surface of the water in the tank and the condensation walls of the first stage immediately above. The desalination system consisted of a natural gas burning equipment, a tank of storage, and a tower with six desalination stages. By controlling the natural gas flow, it was possible to keep present and constant operating temperatures. The results showed that the use of linear burner (ideal burner) and of 6 liters of water in the tank of storage presented the best desalinated water production. They also showed that the flow of 0.533 g / min of natural gas and the use of 6 or 7 desalination stages are more adequate for tower operation. With the experimental measurements, the determination of the performance coefficient (COP), and of the gain output radio (GOR) was possible. These values were 4.09 and 5.91, respectively. An increase of 65.59% in the desalinated water production was measured with the use of the nano film; however, chemical tests to verify possible chemical contamination were not carried out.
Descrição: RODRIGUES, A. P. Estudo experimental de um dessalinizador térmico com aquecimento controlado. 2011. 73 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/3730
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