Author(s): Antunes, Carlos José Branco
Date: 2013
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/3173
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa
Subject(s): Coletores; Pressão diferencial; Unidades arrefecedoras de água; Variação do caudal de água; Desacoplamento hidráulico; CFD; CVP and CCP; Caudal de Bypass; Manifolds; Differential pressure; Chiller; Water flow variation; Decoupled system; LCC (Life cost cycle – custo do ciclo de vida)
Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica
Como os sistemas de água arrefecida podem incorporar mais de uma unidade arrefecedora, é vital possuir o conhecimento técnico do funcionamento das instalações do tipo múltiplas-unidades, conceitos e sua aplicação. Não há extrema complexidade, em particular nos princípios envolvidos. Em vez disso, o projeto dos sistemas é simplesmente uma questão de exercício de algumas regras fundamentais da física aplicada. Existe uma infinidade de opções disponíveis para o projeto e operação de sistemas de água arrefecida. Estas opções incluem variação de caudal, temperaturas, configurações de sistema, opções de desacoplamento hidráulico, Bypass, pressão diferencial, controle e opções de exploração. Depois de determinar as necessidades e requisitos do proprietário do edifício e/ou operador da Central Térmica, o uso criterioso dessas opções permite que os projetistas possam oferecer soluções que agreguem valor acrescentado. Ao aplicar os princípios desta dissertação, é importante lembrar as seguintes regras básicas: 1. Manter a simplicidade - Simplicidade não significa utilizar sempre componentes em menor número ou dimensão. Simplicidade possui, geralmente, um sentido de “elegância” na sua capacidade de ser universalmente entendida como tal; Simplicidade é a melhor forma de definir um bom projeto hidráulico; 2. Explicar como funciona - Se o projetista do sistema puder explicar como funciona, existe uma grande probabilidade que o sistema irá funcionar corretamente. Se o projetista não conseguir explicar como a instalação funciona, a probabilidade de haver problemas de operação e exploração será elevada, aumentando proporcionalmente a ineficiência. 3. Uma vez que a temperatura e o caudal são variáveis, é importante conceber estes sistemas para que os valores sejam as premissas para uma eficiente exploração e satisfação dos Clientes. 4. Algoritmo de controlo - Este tipo de sistemas, deverá ter um projeto hidráulico simples, para potênciar a fiabilidade e eficiência. O Sistema de Controlo e Gestão deverá ser desenvolvido por métodos de iteração, a fim de alcançar o melhor custo de vida económica associado a cada equipamento e, respetiva instalação global. Para alicerçar a componente hidráulica, recorreu-se à Dinâmica de fluidos computacional , geralmente abreviado como CFD. É um ramo da mecânica dos fluidos que utiliza métodos numéricos e algoritmos para resolver e analisar problemas que envolvem escoamentos de fluidos . Os computadores são usados para realizar os cálculos necessários para simular a interação de líquidos e gases com superfícies definidas por condições de contorno ou de fronteira. Esta análise computacional será aplicada ao escoamento no Coletor de distribuição principal do Caso Pratico.
Abstract: Since most Chilled water systems incorporate more than one chiller, it is vital to have a clear understanding of multiple-chillers concepts and their application. There is nothing particularity complex about the principles involved. Instead, system design is simply a matter of exercising a few key rules of applied physics. A myriad of choices are available for the design and operation of chilled water systems. These choices include flow rates, temperatures, system configurations, decoupling options, By-pass flow, differential pressure, control and operation options. After determining the needs and wants of a building owner and chiller plant operator, judicious use of these choices allows designers to provide solutions that add real value. When applying principles in this project dissertation, it is important to remember the following basic rules: 1. Strive for simplicity – Simply does not always mean using the fewest components. Simply is usually elegant in its ability to be universally understood; Simply is best way to design a hydraulic system; 2. Explain how it works – If the system designer can explain how a system works, there is a good chance that the system will function well. If the designer can’t explain how the design works, there is no chance that the system will operate efficiently; 3. Since temperature and flow are variables, it is important to design those that are optimal for efficiently customer requirements 4. Control loop – This kind of systems, must have a very good hydraulics design in matter of liability and efficiently. Otherwise, the control loop must be developed by a iteration method in order to achieve the best economic life cost. To underpin the hydraulics, we used computational fluid dynamics will usually abbreviated as CFD. It is a branch of fluid mechanics that uses numerical methods and algorithms to solve and analyse problems that involve fluid flows. Computers are used to perform the calculations required to simulate the interaction of liquids and gases with surfaces defined by boundary conditions. This computational analysis will be applied to the flow in the main distribution collector case study.
