Um modelo simplificado para análise de desempenho de um refrigerador evaporativo de cerâmica
DOI:
https://doi.org/10.29215/pecen.v5i0.1639Resumo
O refrigerador cerâmico tem como princípio o resfriamento evaporativo, uma técnica conhecida desde a antiguidade, usada para manter baixa a temperatura dentro de um compartimento interno de armazenamento de produtos alimentares perecíveis, como frutas e legumes, em áreas rurais, quentes e secas, de países em desenvolvimento. Neste artigo, um modelo matemático simplificado é desenvolvido, baseado nas transferências de calor e de massa entre o ambiente e o refrigerador, para a predição da temperatura no interior de um refrigerador cerâmico, do tipo pot-in-pot cooler. Os resultados da análise apresentam uma comparação das temperaturas previstas com as temperaturas experimentais para o mesmo refrigerador e uma estimativa da temperatura do refrigerador sob uma variedade de temperaturas e umidades ambientes. Os resultados previstos mostraram a validade do modelo matemático simples e que o refrigerador cerâmico pode ser bem aplicado em condições climáticas quentes e secas do território brasileiro.
Palavras chave: Resfriamento evaporativo, transferência de calor e massa, condução, convecção, modelagem.
Referências
Aimiuwu V.O. (1992) Evaporative cooling of water in hot arid regions. Energy Conversion and Management, 33(1): 69–74. https://doi.org/10.1016/0196-8904(92)90148-P
Aimiuwu V.O. (1993) Ceramic storage system based on evaporative cooling. Energy Conversion and Management, 34(8): 707–710. https://doi.org/10.1016/0196-8904(93)90106-K
Chaudhari B.D., Sonawane T.R., Patil S.M. & Dube A. (2015) A Review on Evaporative Cooling Technology. International Journal of Research in Advent Technology, 3(2): 88–96.
Chemin A., Vehel V.D., Caussarieu A., Plihon N. & Taberleta N. (2018) Heat transfer and evaporative cooling in the function of pot-in-pot coolers. American Journal of Physics, 86(3): 206–211. https://doi.org/10.1119/1.5016041
Costa S.F. (1998) Introdução Ilustrada à Estatística. 2° edição. São Paulo: Harbra. 303 p.
Dash S.K. & Chandra P. (2001) Effects of different structural and operational parameters on the thermal environment of an evaporatively cooled storage structure. International Agricultural Engineering Journal, 10(3-4): 231–253.
Date A.W. (2012) Heat and Mass transfer analysis of a clay-pot refrigerator. International Journal of Heat and Mass Transfer, 55: 3977–3983.
https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.03.028
Date A.W. & Damle R.M. (2015) Heat and Mass Transfer in a Clay-Pot Refrigerator: Analysis Revisited. Journal of Energy, Heat and Mass Transfer, 37: 11–25.
Dutt P.S. (2016) Experimental comparative analysis of clay pot refrigeration using two different designs of pots. International Journal of Latest Research in Engineering and Technology, 2(2): 30–35.
Fouda A. & Melikyan Z. (2011) A simplified model for analysis of heat and mass transfer in a direct evaporative cooler. Applied Thermal Engineering, 31(5): 932–936.
https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2010.11.016
Garcia R.L., Zabadal J., Amaral R.A., Neto J.A.D.G. & Schmitz A. (2017) Transferência de calor e massa: Fusão de uma placa de gelo. Revista Brasileira de Ensino de Física, 39(3): 3502.1–3502.8. https://doi.org/10.1590/1806-9126-rbef-2016-0280
Givoni G. (2011) Indoor Temperature Reduction by Passive Cooling Systems. Solar Energy, 85(8): 1692–1726. https://doi.org/10.1016/j.solener.2009.10.003
Harish H. & Gowda Y.K. (2014) Thermal analysis of clay pot in pot refrigerator. International Journal of Modern Engineering Research, 4: 50–55.
He J. & Hoyano A. (2010) Experimental study of cooling effects of a passive evaporative cooling wall constructed of porous ceramics with high water soaking-up ability. Building and Environment, 45(2): 461–472. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2009.07.002
Hsu C.T. (2005) Dynamic Modeling of Convective Heat Transfer in Porous Media (p. 39–80). In: Vafai K. (Org.). Handbook of Porous Media. Boca Raton: Taylor & Francis. 959 p. https://doi.org/10.1201/9780415876384.ch2
Ibrahim E., Shao L. & Riffat S.B. (2003) Performance of Porous Ceramic Evaporators for Building Cooling Application. Energy and Buildings, 35(9): 941–949. https://doi.org/10.1016/S0378-7788(03)00019-7
INMET (2019) Banco de Dados Meteorológicos para Ensino e Pesquisa da estação de Cuiabá, MT. Código OMM: 83361.
Joshi V.V., Tiwari M. & Rao A.S. (2018) Experimental investigations to reduce unwanted evaporative losses of drinking water from a clay pot. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 377: 1–5.
Krüger E.L., Lange S.C., Fernandes L. & Rossi F. (2016) Avaliação do Potencial de Resfriamento de um Sistema Tetoreservatório para Condições Subtropicais. Ambiente Construído, 16(3): 107–125. http://dx.doi.org/10.1590/s1678-86212016000300095
Leite F.B. (1954) Cerâmica popular do nordeste. Revista Brasileira de Geografia, out/dez: 111.
Livi C.P. (2004) Fundamentos de Fenômenos de Transporte. 3° edição. Rio de Janeiro: LTC. 224 p.
Luikov A.V. & Mikhaylov Y.A. (1965) Theory of Energy and Mass Transfer. Oxford: Pergamon Press. 392 p.
Mittal A., Katariaa T., Dasb G.K. & Chatterjeea S.G. (2006) Evaporative cooling of water in a small vessel under varying ambient humidity. International Journal Green Energy, 3(4): 1–42. https://doi.org/10.1080/01971520600704654
Montgomery D.C. & Runger G.C. (2012) Estatística aplicada e probabilidade para engenheiros. 5° edição. Rio de Janeiro: LTC Editora. 652 p.
Ndukwu M.C. (2011) Development of Clay Evaporative Cooler For Fruits and Vegetables Preservation. Agriculture Engineering International: CIGR Journal, 13(1): 1–6.
Ndukwu M.C., Manuwa S.I., Olukunle O.J. & Oluwalana I.B. (2013) Development of an active evaporative cooling system for short-term storage of fruits and vegetable in a tropical climate. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 15: 307–313.
Paes de Barros M. (2018) Identifying the Popular References of Rainfall Prediction in Observed Precipitation Trends in the Brazilian Savanna. International Journal of Recent Scientific Research, 9(4): 26425–26431.
Paes de Barros M. (2020) Resfriamento Evaporativo da Água em um Refrigerador de Vaso Cerâmico: estudo experimental da transferência de calor e massa. Revista Brasileira de Ensino de Física, 42: 124.1–124.7. https://doi.org/10.1590/1806-9126-rbef-2020-0124
Park K.J.P., Park K.J., Alonso L.F.T., Cornejo F.E.P. & Fabbro I.M.D. (2014) Secagem: Fundamentos e Equações. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, 16(1): 93–127. https://doi.org/10.15871/1517-8595/rbpa.v16n1p93-127
Sisson L.E. & Pitts D.R. (1996) Fenômenos de Transporte. Rio de Janeiro: Guanabara Dois. 765 p.
Taha A.Z., Rahim A.A.A. & Eltom O.M. (1994) Evaporative cooler using a porous material to be used for reservation of food. Renewable Energy, 5(1): 474–476. https://doi.org/10.1016/0960-1481(94)90417-0
Vafai K. (2005) Handbook of Porous Media. 3° edição. Boca Raton: Taylor and Francis. 959 p.
van der Sman R.G.M. (2003) Simple model for estimating heat and mass transfer in regular-shaped foods. Journal of Food Engineering, 60: 383–390.
https://doi.org/10.1016/S0260-8774(03)00061-X
Zalewski W. & Gryglaszewski P.A. (1997) Mathematical model of heat and mass transfer processes in evaporative fluid coolers. Chemical Engineering and Processing, 36: 271–280. https://doi.org/10.1016/S0255-2701(97)00006-8
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