CFD Codes efficiency case study: Ability to perform numerical simulations in the refrigerated compartment of a foodstuff transportation vehicle

The purpose of the present work is to describe the ability of the advanced computer packages (CFD codes) to perform numerical simulations of general refrigeration engineering problems. The case study concerns the modelling of three-dimensional turbulent airflow with thermal buoyant effects and air temperature distribution in the refrigerated compartment of a perishable foodstuff transportation vehicle. The numerical predictions obtained with three commercial codes (PHOENICS, FLUENT and CFX) and an academic one are evaluated and compared with experimental data. The validation of the numerical results is analysed and the modelling capabilities, usage simplicity and user interface of each code are discussed.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Performance evaluation of CFD codes in building energy and environmental analysis

Experimental studies in building energy usage and environmental analysis are very time consuming and expensive, and require sophisticated sensors and instrumentation techniques. So, there has been great interest in developing Computational Fluid Dynamics (CFD) computer codes to improve building design and HVAC systems. The majority of these CFD programs are based on the solution of Navier-Stokes equations, the energy equation, the mass and concentration equations as well as the transport equations for turbulent velocity and its scale. The aim of this study is to present the advantages, applicability and potentialities of CFD in building design. The advantages and the performance of (two) commercial CFD codes and an academic CFD code develop for this purpose are evaluated. The codes were applied to predict typical situations of the airflow in buildings and the predictions were compared with experimental results.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Aplicação a caso de estudo

A turbulência é um tipo de movimentação fluida instável e altamente irregular no espaço e no tempo, tridimensional, sempre rotacional e a números de Reynolds elevados, dissipativa e fortemente difusiva. Face à crescente utilização da simulação numérica para a previsão de escoamentos nos mais diversos campos de engenharia, foram desenvolvidos diversos modelos de turbulência com características próprias. De um modo geral, o grau de complexidade de cada modelo de turbulência depende das simplificações e das suposições que acarreta. Neste trabalho é considerado um estudo numérico dum equipamento expositor refrigerado, cujo modelo foi desenvolvido com o código de Dinâmica de Fluidos Computacional (DFC) – FLUENT®. O modelo físico-matemático tem por base as equações gerais que regem os escoamentos com transmissão de calor, assumindo-se o escoamento bidimensional, não isotérmico em regime estacionário, considerando-se o fluido como um gás ideal e com diversas propriedades calculadas através da teoria cinética de gases. O processo de transferência de calor envolve os regimes de convecção natural e forçada. O propósito do estudo é analisar e comparar as previsões do campo de temperaturas utilizando os seguinte modelos da turbulência: Spalart-Allmaras, k-ε padrão e k-ε RNG. As previsões numéricas são comparadas com resultados experimentais, referindo-se sucintamente os méritos e limitações de cada modelo.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Experimental analysis of the thermal entrainment three dimensional effects in re-circulated air curtains

The application of air curtains devices to HVAC&R systems have been developed in order to improve the thermal and mass separation between two contiguous spaces with differentiated air behaviours. The refrigeration equipments installed inside commercial spaces and open to the surroundings suffer alterations of their thermal behaviours and energy efficiency due to variations in magnitude and orientation of the air velocity. The location of the air conditioning system discharge grilles, the mass flows rates originated by pressure differences due to openings to the external environment and the air flow perturbation due to the circulation of the consumers nearby the opening of the display cases, among others, affect the re-circulated air curtain behaviour and the overall performance of the equipment.This study presents the experimental results obtained from tests carried out for the climatic class n.º 3 of EN 441 (Tamb = 25 ºC, φamb = 60%; vamb = 0,2 m/s) and the analysis of the threedimensional effects observed in the thermal interaction through the air curtains installed in open vertical refrigerated display cases. The obtained results are related to the air temperature, air relative humidity and air velocity measurements fields throughout the air curtain. From the analysis of the obtained results some comparable effects in the fields of the same properties for the display space of the exposition and conservation of food products and nearby the inlets/outlets of the air mass flow, can be sorted out. The evaluation of the ambient air velocity three-dimensional effects in the pattern of this type of turbulent air flow is obtained. Additionally, it is verified that the longitudinal airflow fluctuations and the length extremity effects of the display case have a considerable influence in the overall thermal performance of the equipment. The non-uniform distribution of the air temperature, relative humidity and velocity throughout the air curtain determines temperature differences in the linear dimension display space and inside the food products, affecting the correct behaviour of the display cases. Besides that, this study helps to show some of the fragilities of the numerical models bi-dimensional formulation.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Avaliação das condições de transporte e exposição de produtos alimentares perecíveis conservados em frio

O frio constitui o único meio de conservação de alimentos no seu estado natural. Porém, apenas se revela eficaz caso seja aplicado com continuidade, desde a produção dos produtos até ao seu consumo. Os equipamentos de transporte e exposição de produtos alimentares perecíveis conservados em frio são, regra geral, por questões técnicas e comerciais, os pontos mais deficientes da cadeia de frio. Neste artigo caracterizam-se os diferentes equipamentos de transporte e exposição refrigerados. Analisam-se os factores que condicionam o seu desempenho térmico, energético e comercial. Com o recurso a estudos numéricos e experimentais desenvolvidos pelos autores deste estudo, apresentam-se as principais deficiências das instalações e apontam-se linhas de investigação em desenvolvimento.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Three-Dimensional CFD modelling and analysis of the thermal entrainment in open refrigerated display cabinets

This study presents a three-dimensional Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation of the air flow pattern and the temperature distribution in a refrigerated display cabinet. The thermal entrainment is evaluated by the variations of the mass flow rate and thermal power along and across the air curtain considering the numerical predictions of abovementioned properties. The evaluation on the ambient air velocity for the three-dimensional (3D) effects in the pattern of this type of turbulent air flow is obtained. Additionally, it is verified that the longitudinal air flow oscillations and the length extremity effects have a considerable influence in the overall thermal performance of the equipment. The non uniform distribution of the air temperature and velocity throughout the re-circulated air curtain determine the temperature differences in the linear display space and inside the food products, affecting the refrigeration power of display cabinets. The numerical predictions have been validated by comparison with experimental tests performed in accordance with the climatic class n.º 3 of EN 441 Standard (Tamb = 25 ºC,φamb = 60%; vamb = 0,2 m s-1). These tests were conducted using the point measuring technique for the air temperature, air relative humidity and air velocity throughout the air curtain, the display area of conservation of food products and nearby the inlets/outlets of the air mass flow.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Simulação de equipamento industrial de refrigeração: estudo de caso

Neste artigo descrevem-se e comparam-se diversas metodologias para adaptação e aperfeiçoamento dos modelos físico-matemático e numérico a um caso prático de engenharia, de modo a atribuir maior realismo físico às previsões. O estudo incide sobre um expositor refrigerado aberto ao ar ambiente, com o intuito de avaliar as características térmicas na zona de exposição e conservação de produtos alimentares, sendo a precisão das previsões avaliada pela comparação sistemática de resultados numéricos com valores obtidos em estudo experimental complementar. Assim, a abordagem consistiu na avaliação da influência do código de Dinâmica de Fluidos Computacional (DFC) utilizado no desenvolvimento do modelo de simulação, das características da malha computacional, do esquema de discretização e do modelo de turbulência. Os diversos modelos de simulação testados foram desenvolvidos com o código de DFC – FLUENT®, tendo-se mantido inalterável a configuração geométrica e funcional do equipamento, assim como as simplificações assumidas para o escoamento.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Aplicação a instalações e equipamentos frigoríficos

As cortinas de ar são dispositivos frequentemente utilizados em aplicações comerciais e industriais para confinar e preservar espaços contíguos, com ambientes térmicos distintos, cujos acessos devam ser mantidos abertos por razões operacionais e/ou comerciais. Neste estudo é analisada a aplicação de cortinas de ar em equipamentos expositores frigoríficos, para aplicação no sector do comércio alimentar, sendo descritas as características da vedação aerodinâmica e os principais factores que influenciam o seu desempenho. É feita a caracterização do escoamento recirculatório desenvolvido no espaço confinado, sendo ainda avaliado o peso relativo da carga térmica imposta pela abertura ao ar ambiente face à carga térmica de arrefecimento necessária à adequada conservação em frio dos produtos alimentares. A metodologia seguida baseia-se em estudos experimentais e na simulação numérica do escoamento turbulento não-isotérmico neste tipo de equipamentos. Os resultados obtidos mostram a satisfatória concordância entre valores numéricos e experimentais e evidenciam a forte dependência do desempenho térmico do equipamento em relação à eficácia da vedação aerodinâmica.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Modelação de problemas AVAC - R com códigos de DFC

A modelação computacional constitui hoje em dia uma poderosa ferramenta de cálculo para projecto, permitindo antecipar e/ou corrigir problemas no domínio da engenharia de climatização e da refrigeração. Neste artigo descrevem-se e comparam-se, sucintamente, dois pacotes comerciais de Dinâmica de Fluidos Computacional (DFC), que os autores desta comunicação têm vindo a adaptar para descrever o escoamento tridimensional e turbulento do ar, a transferencia de calor e a distribuição da concentração de espécies em espaços climatizados ou refrigerados. Estudos experimentais complementares têm permitido validar os modelos computacionais propostos, evidenciando as suas potencialidades para aplicações de engenharia.Como exemplo, são apresentadas e discutidas previsões numéricas resultantes da aplicação dos modelos a casos de estudo concretos.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Equipamentos Expositores Refrigerados Perspectiva Comercial e Energetica

Com este artigo pretende-se definir os diversos tipos de equipamentos de frio, de conservação e exposição e apresentar na generalidade as características técnicas que os diferenciam. Um dos tópicos do trabalho visa o esclarecimento de diversas particularidades dos equipamentos expositores refrigerados, de modo que durante a selecção dos referidos equipamentos não seja apenas considerado o design e a apresentação final dos produtos, mas também o seu consumo energético.info:eu-repo/semantics/publishedVersio