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Type: Dissertação
Title: Análise da circulação natural monofásica sob movimento de balanço em ambiente marinho
Author(s)/Inventor(s): Conceição, Natasha Magalhães
Advisor: Jian, Su
Abstract: Um reator marinho é afetado pelo movimento do navio. Em certas situações, os navios podem estar inclinados sob pequenos ângulos ou em movimento de balanço em torno do eixo longitudinal que passa pelo centro de gravidade da área de flutuação da embarcação. Dessa forma, este trabalho se propõe a investigar o comportamento do fluido refrigerante em uma circulação natural monofásica de um circuito retangular sob inclinação e sob movimento de balanço. E considerado um circuito com aquecedor e resfriador nas posições horizontais, sendo que no caso inclinado, o tamanho geométrico do circuito varia. Todas as implementações deste trabalho são realizadas no software Wolfram Mathematica 11.3 Student Edition. Primeiramente, é analisado a circulação natural no estado estacionário, quando o circuito está sob determinados ângulos de inclinação, resultando em uma equação transcendental para a vazão mássica. Como conclusão, tem-se que a vazão mássica decresce à medida que o ângulo de inclinação aumenta. Em seguida, é avaliado o comportamento da circulação natural sob oscilação para diferentes amplitudes e períodos de balanço. Neste caso, deve-se considerar que a temperatura do fluido varia com o espaço e o tempo. Por isso, é empregado o método de diferenças finitas para realizar a semi-discretização da equação de conservação da energia na variável espacial, a fim de se obter a distribuição de temperatura ao longo do circuito e, posteriormente, determinar a vazão mássica em função do tempo. Analisando os resultados deste último caso, constata-se que a vazão mássica oscila com o mesmo período de balanço.Além disso, para um mesmo valor do período do movimento, a amplitude da vazão mássica aumenta com a amplitude de oscilação. Enquanto que, para um mesmo valor de amplitude do movimento, a amplitude da vazão mássica diminui quando o período de oscilação aumenta.
Abstract: A marine reactor is affected by the ship motion. In certain situations, vessels may be inclined under small angles or in rolling motion about the longitudinal axis passing through the center of gravity of the vessel’s float area. Therefore, this work investigates the behavior of the coolant in a single-phase natural circulation of a rectangular circuit under small inclination angles and under rolling motion. The circuit presents a horizontal heater and a horizontal cooler. In the inclined case, the geometric size of the circuit varies. All implementations are performed in Wolfram Mathematica 11.3 Student Edition software. Firstly, the natural circulation is analyzed for the steady state, where the circuit is under certain angles of inclination. It results in a transcendental equation for the mass flow rate. As a conclusion, the mass flow decreases as the tilt angle increases. Then, the behavior of the natural circulation is analyzed for different amplitudes of rolling motion and different periods of rolling motion. In this case, the temperature of the fluid varies with space and time. Therefore, the finite difference method is used to perform the semi-discretization of the energy conservation equation in the spatial variable, in order to obtain the temperature distribution along the loop and, then, the mass flow as a function of time is determined. The results of this last case indicate that the mass flow oscillates with the same period of rolling motion. Moreover, for a same value of the period of rolling motion, the amplitude of the mass flow increases with the amplitude of rolling motion. Whereas, for a same value of amplitude of rolling motion, the amplitude of the mass flow decreases when the period of rolling motion increases.
Keywords: Circulação natural
Movimento de balanço
Ângulo de inclinação
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Nuclear
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Feb-2019
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Nuclear

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