Autor

Jaime A. L. Cadena


Data de publicação

18/04/2017


Categoria

#Teses

Resumo

Prêmio CAPES de Tese 2016 da área de Engenharias III

A refrigeração magnética é uma tecnologia alternativa de refrigeração para aplicações ao redor da temperatura ambiente baseada no 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. Um regenerador magnético ativo (RMA) submetido a um ciclo termodinâmico regenerativo permite transferir calor de um reservatório de baixa temperatura para um de alta temperatura através do trabalho magnético. Neste trabalho de doutorado foi realizada uma análise desta tecnologia com contribuições em quatro frentes de pesquisa.Na primeira etapa foi desenvolvida uma câmara de temperatura controlada para melhorar a medição direta do EMC por meio da variação adiabática da temperatura, ΔTad. Neste trabalho foram caracterizadas amostras do material magnetocalórico de referência, gadolínio (Gd), e amostras de um dos refrigerantes magnéticos mais promissores, MnFe (P,As). A segunda frente consistiu no projeto de um circuito magnético do tipo rotor-estator com dois polos magnéticos de fluxo magnético de aproximadamente 1 T visando o uso eficiente dos ímãs permanentes de Nd-Fe-B, por meio de uma metodologia proposta através do conceito de segmentos magnetizados. Na terceira etapa, foi projetado e construído um refrigerador magnético do tipo rotativo na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) composto pelo circuito magnético otimizado e um RMA fixo com 8 pares de camadas empacotadas com 1.7 kg de esferas de Gd. A sincronização magneto-hidráulica foi realizada por duas válvulas rotativas de baixo atrito, desenvolvidas neste trabalho, ambas alocadas no lado quente do sistema para evitar geração de calor no lado frio. Na última parte desta tese, foi realizada uma análise experimental e termodinâmica de um sistema de refrigeração magnética desenvolvido na Universidade Técnica da Dinamarca (DTU). Um mapeamento detalhado das perdas externas ao regenerador e uma análise de decomposição do COP e da potência consumida pelo motor foram conduzidos para quantificar as melhoras na eficiência do sistema e as perdas mais relevantes. O desempenho de ambos sistemas foi avaliado em termos da amplitude de temperatura do regenerador, do coeficiente de performance (COP) e da eficiência de segunda lei da termodinâmica (η2nd) em função de diferentes condições de operação.

Material para download

Acesso o material

Conheça o POSMEC

Saiba mais sobre um dos melhores programas de pós-graduação em engenharia mecânica do Brasil

Quero conhecer