Titulo:
Validación de un modelo en CFD para predecir la eficiencia de sistemas de enfriamiento evaporativo en placas porosas
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Sumario:
En las regiones de climas tropicales y subtropicales cálidos, los altos valores de temperatura del aire, especialmente en épocas secas, pueden afectar negativamente el confort térmico dentro de los locales utilizados para la producción pecuaria y agrícola, dando lugar a una reducción significativa en su producción. Con el fin de promover la disminución de la temperatura en de las instalaciones y mejorar el ambiente interno de estas, se han utilizado los sistemas de resfriamiento evaporativo del aire que se introduce en el ambiente, abriéndose paso a través de diferentes placas porosas humedecidas. Sin embargo, dificultades en la experimentación práctica a limitado drásticamente informaciones relativas a nuevos materiales porosos posibles de... Ver más
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Validación de un modelo en CFD para predecir la eficiencia de sistemas de enfriamiento evaporativo en placas porosas Validation of a CFD model for prediction of the efficiency of evaporative cooling in porous panels En las regiones de climas tropicales y subtropicales cálidos, los altos valores de temperatura del aire, especialmente en épocas secas, pueden afectar negativamente el confort térmico dentro de los locales utilizados para la producción pecuaria y agrícola, dando lugar a una reducción significativa en su producción. Con el fin de promover la disminución de la temperatura en de las instalaciones y mejorar el ambiente interno de estas, se han utilizado los sistemas de resfriamiento evaporativo del aire que se introduce en el ambiente, abriéndose paso a través de diferentes placas porosas humedecidas. Sin embargo, dificultades en la experimentación práctica a limitado drásticamente informaciones relativas a nuevos materiales porosos posibles de ser empleados en sustitución al material convencional (Material celulósico) patentado, de elevado costo y de baja durabilidad. Debido a lo anterior, este estudio tuvo como objetivo validar un modelo computacional en dinámica de fluidos computacionales (CFD) para predecir la eficiencia del resfriamiento (h) en placas porosas de arcilla expandidas humedecidas. Los resultados numéricos obtenidos por el modelo propuesto mostraron una buena correlación con los datos experimentales (81%), lo que indica su aptitud para predecir el comportamiento de este tipo de sistemas, y de otros materiales porosos. In regions with warm tropical and subtropical climates elevated air temperatures, especially during the dry seasons, can negatively affect thermal comfort inside installations used for animal and vegetative production, causing a significant decrease in production. An evaporative cooling system using non-saturated air to be introduced in the environment was employed, forcing air passage through different moist porous materials with the intention of thermal cooling, to improve the internal environment of these installations. However, difficulties in field experimentation have drastically limited the amount of information available regarding new porous materials that could possibly be used to substitute conventional material which is patented, expensive and with low durability. Therefore, the objective of the present study was to validate a computational model in Computational Fluid Dynamics (CFD) to predict cooling efficiency (h) in moist porous pads construed of expanded clay. The numerical results obtained by the proposed model showed good correlation (81%) with the experimental data, indicating its suitability to predict the behavior of these types of systems and for other porous material. Osorio Saraz, Jairo Alexander Ferreira Tinoco, Ilda de Fátima Oliveira Rocha, Keller Sullivan Arêdes Martins, Marcio Alves Damasceno, Flávio Dinámica de Fluidos Computacional Medios porosos Arcilla expandida Producción animal Invernaderos Computational Fluid Dynamics Porous media Expanded clay Animal production Green house 15 1 Núm. 1 , Año 2012 :Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica. Enero-Junio Artículo de revista Journal article 2012-06-30T00:00:00Z 2012-06-30T00:00:00Z 2012-06-30 application/pdf text/html Universidad de Ciencias Aplicadas y Ambientales U.D.C.A Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica 0123-4226 2619-2551 https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/view/818 10.31910/rudca.v15.n1.2012.818 https://doi.org/10.31910/rudca.v15.n1.2012.818 eng https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ 209 217 AHMADI, A.H.; HASHEMABADI, S.H. 2008. 3D CFD simulation and experimental validation of particleto- fluid heat transfer in a randomly packed bed of cylindrical particles. Internal Com. Heat and Mass Transfer. 35(9):1183-1189 ASHRAE. EVAPORATIVE AIR COOLING, CH. 1992. In HVAC. Systems and Equipment Handdbook.: Am. Soc. of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Inc. Atlanta, Ga. 980p. BOARETTO, N.T. 2009. Genetic improvement in broiler chicken. Rev. Formação e Informação em Zooctenia. 1(1):11-18. ASTM. 2002. Guide for statistical evaluation of indoor air quality models (D5157-97). In: American Society for Testing Materials. ASTM Standards on Indoor Air quality, 2nd edition. West Conshohocken, Pa. p.68- 71. CARVALHO, V.F.; YANAGI JUNIOR, T.; FERREIRA, L.; DAMASCENO, F.A.; SILVA, E.M.P. 2009. Mapping of potential use of evaporative cooling systems in Southeastern Brazil. Rev. Bras. Engenharia Agrícola e Ambiental. 13(3):358-366. FLUENT. 2004 The manual of computational fluid dynamics (CFD), version 5.5. New Hampshire, USA. 625p. GANGULY, A.; GHOSH, S. 2007. Modeling and analysis of a fan-pad ventilated floricultural greenhouse. Energy and Buildings. 39(10):1092-1097. GUNHAN, T.; DEMIR, V.; YAGCIOGLU, A.K. 2007. Evaluation of the suitability of some local materials as cooling pads. Biosystems Eng. 96(3):369-377. JAIN, D.E.G.; TIWARI, N. 2002. Modeling and optimal design of evaporative cooling system in controlled environment greenhouse. Energy Conversion and Management. 43(16):2235-2250. KITTAS, C.; BARTZANAS, T.; JAFFRIN, A. 2003. Temperature gradients in a partially shaded large greenhouse equipped with evaporative cooling pads. Biosystems Eng. 85(1):87-94. KOCA, R.W.; HUGHES, W.C.; CHRISTIANSON, L.L. 1991. Evaporative cooling pads: test, procedure and evaluation. Appl. Eng. Agric. 7(4):485-90. LAUNDER, B.E.; SPALDING, D.B. 1974. The numerical computation of turbulent flows. Comput. Methods in Appl. Mech. & Eng. 3(2):269-289. LIAO, C.M., CHIU K.H. 2002 Wind tunnel modelling the system performance of alternative evaporative cooling pads in Taiwan Region. Building and Environ. 37(2):177-187. MOURA, D.J.; NÄÄS, I.A. 1999. Evaluation of thermal efficiency in poultry houses shaded and ventilated artificially, in different orientations during the summer. Ver. Bras. Ciência Avícola. 1(1):167-174. NIELD, D.A.; BEJAN, A. 2006. Convection in Porous Media. 3ed. New York: Springer. 640p. NORTON, T.; GRANT, J.; FALLON, E.V.; SUN, D.W. 2009. 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Broiler and swine production: animal welfare legislation scenario. Sci. Agr. 66(6):713-720. TINÔCO, I.F.F.; FIGUEIREDO, J.L.A.; SANTOS, R.C.; SILVA, J.N.; PUGLIESI, N.L. 2004. Porous pad used in evaporative cooling system. Rev. Eng. Agr. 12(1):17-23. TINÔCO, I.F.F.; FIGUEIREDO, J.L.A.; SANTOS, R.C; PAULA, M.O.; VIGODERIS, R.B.; PUGLISI, N.L. 2002. Evaluation of alternative materials used for pad making in the evaporative cooling system. Rev. Bras. Eng. Agr. Amb. 6(1):147-150. VALE, M.M.; MOURA, D.J.M.; NAAS, I.A.; MEDEIROS, O.R.S.; RODRIGUES, A.L.H. 2008. Data mining to estimate broiler mortality when exposed to heat wave. Sci. Agr. 65(3):223-229. VIGODERIS, R.B.; TINÔCO, I.F.F.; LACERDA FILHO, A.F.; SILVA, J.N. ; PAULI, D. G.; SILVA, C.E.; GUIMARÃES, M.C.C. 2007. Construction of a reduced-scale wind tunnel to evaluate expanded clay as pad material on evaporative air systems for thermal cooling of animal sheds. Eng. Agr. 15(3):191-199. https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/download/818/921 https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/download/818/922 info:eu-repo/semantics/article http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 http://purl.org/coar/resource_type/c_1843 info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 info:eu-repo/semantics/openAccess http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 Text Publication |
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En las regiones de climas tropicales y subtropicales cálidos, los altos valores de temperatura del aire, especialmente en épocas secas, pueden afectar negativamente el confort térmico dentro de los locales utilizados para la producción pecuaria y agrícola, dando lugar a una reducción significativa en su producción. Con el fin de promover la disminución de la temperatura en de las instalaciones y mejorar el ambiente interno de estas, se han utilizado los sistemas de resfriamiento evaporativo del aire que se introduce en el ambiente, abriéndose paso a través de diferentes placas porosas humedecidas. Sin embargo, dificultades en la experimentación práctica a limitado drásticamente informaciones relativas a nuevos materiales porosos posibles de ser empleados en sustitución al material convencional (Material celulósico) patentado, de elevado costo y de baja durabilidad. Debido a lo anterior, este estudio tuvo como objetivo validar un modelo computacional en dinámica de fluidos computacionales (CFD) para predecir la eficiencia del resfriamiento (h) en placas porosas de arcilla expandidas humedecidas. Los resultados numéricos obtenidos por el modelo propuesto mostraron una buena correlación con los datos experimentales (81%), lo que indica su aptitud para predecir el comportamiento de este tipo de sistemas, y de otros materiales porosos.
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In regions with warm tropical and subtropical climates elevated air temperatures, especially during the dry seasons, can negatively affect thermal comfort inside installations used for animal and vegetative production, causing a significant decrease in production. An evaporative cooling system using non-saturated air to be introduced in the environment was employed, forcing air passage through different moist porous materials with the intention of thermal cooling, to improve the internal environment of these installations. However, difficulties in field experimentation have drastically limited the amount of information available regarding new porous materials that could possibly be used to substitute conventional material which is patented, expensive and with low durability. Therefore, the objective of the present study was to validate a computational model in Computational Fluid Dynamics (CFD) to predict cooling efficiency (h) in moist porous pads construed of expanded clay. The numerical results obtained by the proposed model showed good correlation (81%) with the experimental data, indicating its suitability to predict the behavior of these types of systems and for other porous material.
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