Fábrica – Turbina eólica
Estudo CFD para controlo climático em condições extremas numa instalação de produção de turbinas eólicas
Os engenheiros da EOLIOS realizaram estudos CFD numa instalação de produção de turbinas eólicas, para garantir a climatização em condições extremas.
Fábrica - Turbina eólica
Ano
2022
Cliente
NC
Localização
Dinamarca
Tipologia
AVAC - Indústria
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Descrição do projeto
Conceção da distribuição do ar numa oficina de produção
O sistema de difusão é a parte visível de uma instalação AVAC. A difusão do ar determina o sucesso ou o fracasso da instalação. Isto porque influencia a perceção que o ocupante tem do seu conforto e da sensação de calor ou frio que sente.
Mas o conforto dos ocupantes também se reflecte na qualidade do ar interior, e a difusão do ar está intimamente ligada à qualidade do ar. Quando corretamente concebido, remove os poluentes e ajuda a criar um ambiente saudável para os ocupantes. Por outro lado, o sistema de difusão (produção de calor, arrefecimento e sopro final) é uma das principais fontes de consumo de energia. Por último, a difusão do ar e o conforto térmico são também definidos pela norma ISO 7730. Esta norma estabelece critérios qualitativos para medir e avaliar ambientes térmicos moderados. Por conseguinte, é importante ter em conta o sistema utilizado para distribuir o ar preparado na unidade central ou numa unidade terminal de ar condicionado. Regra geral, as velocidades do ar nas zonas ocupadas devem ser limitadas a menos de 0,2 m/s.
Controlo climático para grandes instalações industriais: o tratamento do ar no centro das questões
Para responder a estas exigências de qualidade do ar, conforto térmico, eficiência energética e controlo da humidade, é importante compreender bem os mecanismos que moldam a estrutura do fluxo de ar e ter uma boa noção dos vários fenómenos físicos que provocam a transferência de calor e humidade no interior do edifício.
Propomos uma abordagem capaz de responder a estas exigências através da utilização de códigos CFD (Computational Fluid Dynamics), que envolvem uma solução numérica das equações que regem a física do escoamento. A CFD é uma técnica de análise sofisticada que pode ser utilizada para estudar não só o comportamento do escoamento de fluidos, mas também a transferência de calor e humidade.
Neste contexto, o objetivo é simular, através do cálculo numérico, o comportamento termo-aerodinâmico dos diferentes fenómenos que ocorrem no futuro centro de conceção de uma turbina eólica. A abordagem e os resultados dos estudos são apresentados nos capítulos seguintes.
Objetivo de conforto
<O conforto de difusão na zona ocupada é caracterizado pelos seguintes critérios: ▪ Ausência de forte estratificação de temperatura na zona ocupada. ▪ Boa qualidade do ar interior. ▪ Ausência de correntes de ar na zona ocupada, aqui o objetivo é: 0,2 m/s abaixo de 4m.
Criação de um modelo de estudo digital
Sub-modelação de sistemas de distribuição de ar :
Simulação CFD das condições climáticas no chão de fábrica
Modelação da evaporação na simulação CFD
Questões :
A manutenção de um nível específico de humidade relativa é essencial para o processo de fabrico de turbinas eólicas.
Desenvolvimento de uma metodologia específica para integração em estudos CFD
Utilizamos a metodologia e as características desenvolvidas para os cálculos térmicos (entrada de calor, perda de calor). Os valores incluídos no cálculo CFD são os valores simulados para o projeto.
Num modelo digital, os elementos são como são descritos, e apenas como são descritos. Em termos de envelope, isto conduz frequentemente a uma perfeição sur realista: os materiais são perfeitamente homogéneos e perfeitamente aplicados. As únicas pontes térmicas são as que estão descritas e, na melhor das hipóteses, é muito complicado, se não impossível, prever todas as pontes térmicas (as pontes térmicas estruturais e as ligadas ao sistema de fixação são geralmente tidas em conta; as pontes térmicas devidas a orifícios ou passagens de rede não o são geralmente).
Não consideramos qualquer outra fonte de humidade para além dos sistemas.
O gradiente de humidade específico é zero, porque as superfícies são impermeáveis (o fluxo de humidade é zero). A humidade relativa é calculada a partir dos seguintes parâmetros: temperatura, pressão e humidade específica. As paredes são totalmente opacas à migração de vapor. De facto, a quantidade de água que migra nas paredes é pequena para a escala de tempo considerada.
Assume-se que a interface vapor-líquido está em equilíbrio termodinâmico e que a mudança de fase ocorre em condições saturadas (humidade relativa de 100%).
Estudo climático
As simulações CFD ajudaram a otimizar a conceção de uma oficina de produção de pás de turbinas eólicas, prevendo as condições climáticas para diferentes cenários de engenharia.
Os estudos permitiram-nosaider à melhorar a eficiência global de processonós de produção e à redeira o coûts. Elle à permis de visualiser o dinâmicaique de gripeides danos a emelprimeiro e de simútero de processonós tels que o ventilação, o refroideissement e l‘évacuação de poluentes.
Resumo em vídeo do estudo
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