
Universidade Federal de Santa catarina (UFSC)
Programa de Pós-graduação em Engenharia, Gestão e Mídia do Conhecimento (PPGEGC)
Detalhes do Documento Analisado
Centro: Não Informado
Departamento: Não Informado
Dimensão Institucional: Pós-Graduação
Dimensão ODS: Ambiental
Tipo do Documento: Tese
Título: DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO MAGNÉTICA DO TIPO ROTATIVO
Orientador
- JADER RISO BARBOSA JUNIOR
Aluno
- JAIME ANDRES LOZANO CADENA
Conteúdo
A refrigeração magnética é uma tecnologia alternativa de refrigeração para aplicações ao redor da temperatura ambiente baseada no fenômeno magnetotérmico conhecido como efeito magnetocalórico (emc). este efeito se manifesta por meio de uma variação instantânea na temperatura de um material magnético quando submetido a uma variação de campo magnético externo. neste trabalho de doutorado foi realizada uma análise da tecnologia de refrigeração magnética por meio de três abordagens. na primeira etapa foi realizada uma caracterização experimental de materiais que apresentam um elevado efeito magnetocalórico ao redor da temperatura ambiente por meio de técnicas diretas da variação de temperatura adiabática. a caracterização de materiais magnetocalóricos promissores foi realizada num aparelho experimental composto por um circuito magnético à base de ímãs permanentes com um campo magnético constante de 1,75 t alocado dentro de uma câmara que permite controlar a temperatura da amostra entre 250 e 350 k. a variação de temperatura quando o material é magnetizado e desmagnetizado é aferida diretamente por um termopar em contato com a amostra. na segunda frente, foi realizada uma análise experimental e termodinâmica de um sistema de refrigeração magnética desenvolvido na universidade técnica da dinamarca (dtu). um estudo paramétrico da amplitude de temperatura, capacidade de refrigeração, coeficiente de performance (cop) e eficiência do sistema foi levado a cabo para um amplo número de condições de operação. um mapeamento detalhado das perdas do sistema foi conduzido por meio de uma modelagem unidimensional do regenerador magnético ativo (rma). o desempenho do sistema foi avaliado através da eficiência de segunda lei da termodinâmica e de uma análise de decomposição do cop. a análise de perdas indicou que o calor gerado pelo atrito na válvula rotativa e o vazamento térmico para o ambiente no lado frio foram as maiores fontes de redução do desempenho do sistema. a experiência acumulada neste estudo incentivou a terceira etapa do trabalho que consistiu no projeto, construção e análise de um refrigerador magnético na universidade federal de santa catarina (ufsc). o foco principal do projeto foi a redução de perdas térmicas e mecânicas visando o aumento da eficiência e a possibilidade de um mapeamento experimental mais completo do desempenho do sistema. a máquina é composta por um circuito magnético otimizado do tipo rotor-estator com dois polos magnéticos e um regenerador fixo composto por 16 matrizes regenerativas formando um anel semi-contínuo que permite reduzir o torque magnético. o regenerador foi preenchido por 1,7 kg de esferas de gd com diâmetros entre 425 e 500 m. a sincronização magneto-hidráulica foi realizada por duas válvulas rotativas, desenvolvidas neste trabalho, ambas alocadas no lado quente do sistema. uma resistência elétrica de imersão dentro de um trocador de calor do tipo parafuso emula a aplicação da carga térmica no lado frio. o sistema atingiu uma variação de temperatura máxima sem carga térmica de 12 k e capacidade de refrigeração máxima sem variação de temperatura de 135 w e um ponto de operação a 80 w com uma variação de temperatura de 6,5 k e cop de 0,58. os resultados experimentais de variação de temperatura apresentaram comportamentos de acordo com a literatura e aos resultados das simulações numéricas do rma. foram identificadas algumas perdas térmicas e hidráulicas dentro das matrizes porosas que prejudicam o desempenho deste sistema, mas que serão objeto de estudo para trabalhos futuros.
Índice de Shannon: 3.96143
Índice de Gini: 0.934056
ODS 1 | ODS 2 | ODS 3 | ODS 4 | ODS 5 | ODS 6 | ODS 7 | ODS 8 | ODS 9 | ODS 10 | ODS 11 | ODS 12 | ODS 13 | ODS 14 | ODS 15 | ODS 16 |
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4,20% | 5,57% | 6,07% | 6,46% | 5,20% | 5,06% | 9,45% | 6,39% | 8,51% | 4,94% | 6,36% | 8,47% | 6,57% | 5,53% | 4,23% | 6,99% |
ODS Predominates


4,20%

5,57%

6,07%

6,46%

5,20%

5,06%

9,45%

6,39%

8,51%

4,94%

6,36%

8,47%

6,57%

5,53%

4,23%

6,99%