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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: Dissertação

Título: MONTE CARLO SIMULATION OF RADIATIVE HEAT TRANSFER IN CAVITIES OF DOMESTIC GAS OVENS

Orientador
  • AMIR ANTONIO MARTINS DE OLIVEIRA JUNIOR
Aluno
  • JAIR ALEXANDER TORRES DELGADO

Conteúdo

Introdução: novos projetos para fornos domésticos mais eficientes requerem a capacidade de modelar a transferência de calor por radiação entre as superfícies que formam a cavidade do forno. essas apresentam diferentes acabamentos e a sua transferência de calor líquida por radiação é afetada pela presença de superfícies que causam sombreamento das demais, como na cocção de alimentos. objetivos: nesse trabalho, o método de monte carlo é utilizado para obter os fatores de forma da radiação e a transferência de calor líquida entre as superfícies que formam a cavidade de um forno de cocção doméstico, com e sem a presença de uma forma para a cocção de alimentos. o método de monte carlo proporciona a flexibilidade necessária para a modelagem de projetos de cavidades com geometrias complexas. materiais e métodos: com esse objetivo, inicialmente desenvolve-se um algoritmo para o rastreamento de feixes de radiação com a finalidade de obter os fatores de forma. os valores obtidos são comparados com as soluções algébricas disponíveis para superfícies mais simples e com fatores de forma calculados pelo método de integração numérica de superfície para as geometrias que apresentam sobreamento. resultados: os fatores de forma obtidos da média de 100 realizações com a emissão de 10000 feixes cada uma resultaram em diferenças menores que 0,4 % quando comparados com aqueles obtidos das relações algébricas e o método de monte carlo convergiu com desvio padrão menor que 0,0050 para todas as configurações testadas. o algoritmo foi também aplicado para um modelo multi-zonas para tratar geometrias com sombreamento. as simulações resultaram em diferenças menores que 0,3 % para uma realização com a emissão de 107 feixes. a transferência de calor por radiação foi então modelada usando uma função de distribuição de probabilidade para modelar a absortividade hemisférica total das superfícies. as temperaturas medidas nas superfícies de um forno a gás operando em regime permanente foram utilizadas para calcular as taxas de transferência de calor líquidas por radiação. os resultados obtidos pelo método de monte carlo foram comparados com os valores calculados pelo método de resistências térmicas e foram encontradas diferenças menores que 4 % quando 60000 feixes são emitidos a partir de cada superfície. o desvio padrão da solução pelo método de monte carlo para 50 realizações utilizando 106 feixes em cada uma convergiu para 1 w m2 ? para todas as superfícies. o efeito das emissividades das superfícies foi então analisado. finalmente, o aquecimento a gás foi comparado com o aquecimento elétrico, usando as mesmas temperaturas superficiais. conclusões: o método de monte carlo resultou em diferenças menores que 0,4 % quando comparado com soluções algébricas para fatores de forma, enquanto que o cálculo de transferência de calor líquida resultou em diferenças menores que 4 % quando comparado com método de resistências térmicas. portanto, o algoritmo desenvolvido apresenta desempenho adequado. a redução da emissividade da porta resulta em maior uniformidade no campo de radiação no interior da cavidade, além de resultar em menor perda de calor pela porta para o ambiente. finalmente, foi encontrada maior troca de calor por radiação a partir do aquecimento a gás quando comparado com o aquecimento elétrico, porém, como menor uniformidade no campo de radiação interno à cavidade. recomendações gerais sobre o aumento da eficiência de cavidades de fornos domésticos são elencadas ao final do trabalho.

Índice de Shannon: 3.94489

Índice de Gini: 0.932026

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
6,15% 7,33% 5,77% 5,01% 5,14% 4,74% 12,35% 6,57% 7,51% 6,42% 6,88% 4,49% 6,16% 6,19% 4,05% 5,26%
ODS Predominates
ODS 7
ODS 1

6,15%

ODS 2

7,33%

ODS 3

5,77%

ODS 4

5,01%

ODS 5

5,14%

ODS 6

4,74%

ODS 7

12,35%

ODS 8

6,57%

ODS 9

7,51%

ODS 10

6,42%

ODS 11

6,88%

ODS 12

4,49%

ODS 13

6,16%

ODS 14

6,19%

ODS 15

4,05%

ODS 16

5,26%