Neste trabalho são apresentados os resultados experimentais realizados com reatores adsortivos com diferentes configurações, sendo verificada a taxa adsortiva para cada modelo. Os reatores avaliados apresentaram características diferentes em relação ao sentido do fluxo e ao ponto de entrada do adsorbato no leito adsotivo, que poderia ser pela extremidade ou pela parte central do reator, a finalidade deste estudo consiste em propor uma configuração de leito adsortivo, onde o adsorbato escoe com maior facilidade e rapidez no leito, para que esta configuração fosse aplicada no leito poroso do chiller adsortivo.
Com os termogramas obtidos foi possível verificar que o adsorbato se difundia ao longo de todo o leito, no entanto, para o reator com fluxo axial, que era todo preenchido com o adsorbato, notou-se através dos termogramas que os sensores de temperaturas que estavam nas extremidades levaram mais tempo para começar a registra elevação de temperatura, devido aos efeitos adsortivos, como pode ser verificado nas Figuras 6.8 e 6.9, para os outros dois modelos de reatores A e C os termogramas indicaram uma rápida difusão do adsorbato ao longo do leito poroso. Para estes três reatores também foi avaliado a taxa adsortiva do adsorbato, para os reatores que apresentavam fluxo radial, tiveram maiores concentração de adsorbato durante o período de medição de 6 h em relação as outras configurações propostas, no entanto, entre os dois reatores com fluxo radial, o reator com entrada pela extremidade apresentou maior taxa adsortiva. Verificou-se também que o reator onde o adsorbato entrava pela extremidade com fluxo radial apresentou maiores taxas adsortivas em relação a todas as configurações estudadas, de acordo com a Figura 6.12. O leito adsortivo do chiller proposto neste trabalho foi dimensionado após experimentos realizados com os reatores e revisão bibliográfica, de diversos trabalhos que vem sendo desenvolvidos em diversas partes do mundo. Desta forma foi possível definir uma configuração que apresenta-se uma boa taxa de transferência de calor e massa, ao chiller adsortivo, está conectado a um condensador, sendo possível medir a quantidade de água dessorvida do leito poroso, que por sua vez esta ligado a um evaporador onde ocorre evaporação do adsorbato devido a adsorção pelo leito poroso, fechando, assim o ciclo adsortivo/dessortivo.
O código computacional desenvolvido que simula o sistema, foi utilizado para verificar o funcionamento de aquecimento de água através da energia solar e a influência
da temperatura do fluido térmico no processo adsortivo/dessortivo no leito poroso, assim como a área de contato térmico. O modelo foi validado através da comparação com resultados experimentais, obtidos pela montagem de uma bancado própria, verificou-se que os resultados numéricos obtidos apresentaram concordância com os experimentos.
Os resultados obtidos através da simulação para o aquecimento de água mostraram que, para o período do ano de menor incidência de radiação solar na cidade de João Pessoa – PB e uma área de captação de energia solar de 3,4 m2, o fluido térmico deve circular pelo coletor a uma vazão inferior a 1,5 l/min para que alcance temperaturas superiores a 80 ºC. Na Figura 6.19 mostra que com o aumento da vazão a eficiência térmica instantânea do coletor aumenta, pois a diferença de temperatura no coletor diminui, sendo esta inversamente profissional a eficiência térmica.
Por meio dos dados gerados pela simulação computacional do leito adsortivo verificou-se que o desempenho do sistema é bastante dependente das condições de funcionamento, como as temperaturas do fluido térmico, taxas de calor e área de contato térmico entre o leito poroso e os dutos aletados. Foi observado que com o aumento da área de troca de calor para um leito adsortivo, que é aquecido pelo fluido térmico a temperatura de 90 ºC, o tempo gasto para o leito atingir a temperatura máxima diminui com o aumento desta área, assim como, o tempo para atingir a concentração mínima de adsorbato no leito poroso, Figuras 6.26 e 6.27 respectivamente, mostrando a importância da área de troca térmica para redução no tempo do ciclo adsortivo/dessortivo.
De acordo com os resultados da simulação o sistema operando a uma temperatura do fluido térmico a 90 ºC, temperatura de condensação de 28 °C, temperatura no evaporador de 18 ºC, temperatura da água para resfriamento do leito de 28 ºC e uma massa de adsorbato de 4,1 kg, para o leito poroso foi possível obter uma potência frigorífica acima de 0,55 kW. Os resultados experimentais do chiller adsortivo que foi apresentado, mostraram que o ciclo adsortivo/dessortivo ocorreu durante o processo de resfriamento/aquecimento do leito respectivamente, como pode ser comprovada pela massa condensada de 182 g de adsorbato (água) e pela diminuição da temperatura no evaporador, deste modo é possível obter frio através do sistema adsortivo proposto neste trabalho de tese.
PERSPECTIVAS FUTURAS
O sistema de refrigeração por adsorção proposto neste trabalho de tese, funcionou dentro da condições estabelecidas, no entanto, o sistema ainda requer melhorias em diversos pontos, entre eles, o leito adsotivo, sendo necessário passar por alterações que promova uma fácil adsorção/dessorção do adsorbato, sendo este um parâmetro essencial, que contribui para o aumento do desempenho do sistema, para isso será estudadas novas configurações. No reator adsorivo deve ter acoplar o condensador e um evaporador, de forma a obter um sistema mais compacto e livre de válvulas e conexões, reduzindo pontos de vazamento, conectar ao chiller um boiler que armazena água aquecida pela energia solar.