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Abstract(s)
Esta dissertação tem como objetivo a procura e avaliação de soluções que resol-vam ou limitem o problema da ocorrência de condensações no revestimento interior dos submarinos da classe Tridente da Marinha Portuguesa. O foco do trabalho é estudar o sistema de climatização atualmente instalado a bordo assim como avaliar o comporta-mento do meio interior do submarino no que diz respeito a cargas térmicas, distribuição de massas de ar e de vapor, e ainda a flutuações de humidade e temperatura.
A dissertação inicia-se pela definição do problema existente. Seguidamente é feito um enquadramento da área da climatização, nomeadamente a nível de controlo de humi-dade e sistemas de desumidificação, sistemas de arrefecimento, dispersão de poluentes e de humidade, e difusão de vapor em paredes porosas. São ainda apresentados modelos de simulação e software de sistemas de climatização e de baterias de arrefecimento. Apre-senta-se depois um estudo onde se caracteriza de modo detalhado o sistema de climatiza-ção instalado a bordo dos submarinos, e avalia-se a evolução diária das cargas térmicas, latente e sensível, no interior da secção dos alojamentos.
Esta secção dos alojamentos localizada a vante no submarino servirá de foco para este trabalho, dado ser o espaço onde ocorrem mais condensações e onde é libertada a maior parte da carga latente interior. Feita a descrição do sistema, aplicam-se modelos CFD (Computer Fluid Dynamics) ao estudo da dispersão de vapor no submarino em re-gime estacionário fazendo uso da plataforma Flow Simulation do software SOLI-DWORKS, por forma a analisar flutuações de humidade relativa e de temperatura no es-paço. Como as variações de humidade específica são pequenas, optou-se por fazer uma avaliação integral do espaço. O espaço é simulado integrando a equação diferencial de geração de humidade em regime transitório por meio de uma aplicação em MATLAB, que avalia a evolução da humidade absoluta e a ocorrência de condensação no isolamento. Por fim, e com base na análise dos resultados observados nas simulações, são elaboradas e apresentadas soluções que garantem a eliminação ou atenuação do problema de con-densações existente no isolamento dos submarinos. Estas soluções consideram a alteração do funcionamento do sistema de climatização para um modo de desumidificação com reaquecimento, assim como a instalação de uma barreira de vapor no interior do isolamento.
This thesis aims to research and evaluate the solutions to solve or at least to reduce the water vapour condensation in the lining of the Trident class submarines of the Portu-guese Navy. The focus of this work is the study of the air conditioning system installed on board, as well as to evaluate the behavior of the interior environment of the submarine in terms of thermal loads, air, mass and steam distribution and variations of humidity and temperature. The dissertation begins by presenting the problem to be solved. Thus, we present a theoretical introduction on air conditioning technologies, specially addressing the mois-ture control, dehumidification systems, cooling systems, dispersion of pollutants and moisture, and difusion of steam into porous walls. This work also addresses models of air conditioning cooling coils. Next, a detailed study and characterization of the air condi-tioning system installed aboard the submarines allows to establish the daily evolution of the thermal loads, latent and sensible, inside the accommodations section. This accomodations section located near the bow of the submarine is the focus of this work, because it is the area of the submarine with more latent heat production, and because it is the space where most of the condesations occur. The use of CFD models permits to simulate the steady state behaviour of water vapour in the submarine, by eval-uating the specific humidity and temperature in the space using the Flow Simulation plat-form of the SOLIDWORKS software. As the specific humidity is almost constant in the space, it allowed to evaluate the space as an integral model and simulated in transient variation of humidity. The integration of the differential equation, in MATLAB, of water vapour release gives the solution of the evolution of absolute humidity and the occurrence of condensation in the insulation. Finally, based on the analysis of the simulation results, it is possible to raise solutions that solve or reduce the problem of condensation in the insulation of the submarines. These solutions consider changing the operation of the air conditioning system to a dehumidification mode with reheating, as well as the installation of a vapor barrier inside the insulation.
This thesis aims to research and evaluate the solutions to solve or at least to reduce the water vapour condensation in the lining of the Trident class submarines of the Portu-guese Navy. The focus of this work is the study of the air conditioning system installed on board, as well as to evaluate the behavior of the interior environment of the submarine in terms of thermal loads, air, mass and steam distribution and variations of humidity and temperature. The dissertation begins by presenting the problem to be solved. Thus, we present a theoretical introduction on air conditioning technologies, specially addressing the mois-ture control, dehumidification systems, cooling systems, dispersion of pollutants and moisture, and difusion of steam into porous walls. This work also addresses models of air conditioning cooling coils. Next, a detailed study and characterization of the air condi-tioning system installed aboard the submarines allows to establish the daily evolution of the thermal loads, latent and sensible, inside the accommodations section. This accomodations section located near the bow of the submarine is the focus of this work, because it is the area of the submarine with more latent heat production, and because it is the space where most of the condesations occur. The use of CFD models permits to simulate the steady state behaviour of water vapour in the submarine, by eval-uating the specific humidity and temperature in the space using the Flow Simulation plat-form of the SOLIDWORKS software. As the specific humidity is almost constant in the space, it allowed to evaluate the space as an integral model and simulated in transient variation of humidity. The integration of the differential equation, in MATLAB, of water vapour release gives the solution of the evolution of absolute humidity and the occurrence of condensation in the insulation. Finally, based on the analysis of the simulation results, it is possible to raise solutions that solve or reduce the problem of condensation in the insulation of the submarines. These solutions consider changing the operation of the air conditioning system to a dehumidification mode with reheating, as well as the installation of a vapor barrier inside the insulation.
Description
Keywords
modelação CFD controlo de humidade humidade relativa humidade absoluta migração de vapor