Avaliação numérica dos efeitos da perda de pressão em sistemas de refrigeração por compressão mecânica em cascata

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorKanizawa, Fábio Toshio-
Autor(es): dc.contributorSphaier, Leandro Alcoforado-
Autor(es): dc.contributorGómes, Luben Cabezas-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/0657825111239802-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/3224415356655580-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8948736724490274-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/5278904563501650-
Autor(es): dc.creatorSantana, Rian Maurício-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:17:08Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:17:08Z-
Data de envio: dc.date.issued2021-07-15-
Data de envio: dc.date.issued2021-07-15-
Data de envio: dc.date.issued2019-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/22620-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://dx.doi.org/10.22409/PGMEC.2020.m.13174776775-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/767453-
Descrição: dc.descriptionO presente trabalho apresenta uma avaliação numérica que objetiva a investigação dos efeitos da perda de pressão no interior de trocadores de calor utilizados e fazer análise paramétrica em um sistema de refrigeração por compressão mecânica de vapor em cascata. O modelo conta com compressor modelado através da imposição de eficiências isentrópicas, e o dispositivo de expansão é modelado como adiabático. Os modelos dos trocadores de calor são unidimensionais, onde as propriedades e parâmetros de transferência de calor e de quantidade de movimento são assumidos como valores médios na seção transversal. Portanto, se considera características relacionadas com processos de transferência de calor e quantidade de movimento com e sem mudança de fases, utilizando métodos de previsão disponíveis na literatura com boa concordância com resultados experimentais independentes. A metodologia visa a simulação de um sistema de refrigeração em cascata capaz de operar em ultrabaixas temperaturas, definidas no intervalo de - 50°C a -100°C. São feitas análises utilizando como pares de fluidos o R134a/R23, R125/R32, R600a/R290, Amônia/Etano, R12/R13 e R404A/R410A, para carga térmica de 500 W, e diâmetros de canais entre 6,35 e 12,70 mm. A partir das análises realizadas, constata-se que a perda de pressão ao longo do evaporado pode apresentar significativo impacto no desempenho do sistema, enquanto que a perda de pressão ao longo do condensador, de modo geral, tem impacto marginal. Apresentam-se resultados sobre a influência do diâmetro do canal dos trocadores de calor do sistema e temperaturas de operação no COP do sistema de refrigeração. Posteriormente, é feita uma análise dos impactos diretos e indiretos do sistema de refrigeração sobre o meio ambiente utilizando a metodologia do TEWI. Os resultados indicam que, para alguns pares de fluidos a redução do COP do sistema devido à perda de pressão pode ser superior a 20%. A análise do TEWI indica que a utilização de matrizes energéticas mais limpas tem efeitos positivos mais significativos do que apenas substituir os fluidos refrigerantes por outros com GWP inferior, em termos de impactos ambientais de mudanças climáticas. Adicionalmente, conclui-se a partir das análises que os evaporadores operando com menores diâmetros, muito embora resultem em redução de COP mais significativa, proveem áreas de transferência de calor e massa de refrigerantes menores. De modo geral, os pares R600a/R290 e Amônia/Etano apresentaram melhores desempenhos, enquanto o par R12/R13 apresentou o pior desempenho, se comparados aos outros pares-
Descrição: dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior.-
Descrição: dc.descriptionThe present work addresses a numerical evaluation that aims to investigate the effects of pressure drop along heat exchangers used in a cascade vapor compression refrigeration system together with a parametric analysis. The model has a compressor modeled based on the definition of isentropic efficiencies, and the expansion device is modeled as adiabatic. The heat exchangers are modelled as one-dimensional, where the properties and parameters of heat transfer and momentum transfer are assumed as mean values along the cross section. Therefore, it is considered characteristics related to processes of heat transfer and momentum with and without phase change, using predictive methods available in the open literature with good agreement with independent experimental results. The methodology aims to simulate a cascade cooling system capable of operating at ultralow temperatures, defined in the range of -50 °C to -100 °C. Analyzes are performed using R134a / R23, R125 / R32, R600a / R290, Ammonia / Ethane, R12 / R13 and R404A / R410A as pairs of fluids, for a cooling capacity of 500 W, and channel diameters between 6.35 and 12.70 mm. From the analyzes, it can be concluded that the pressure drop along the evaporator can have a significant impact on the system performance, while the pressure drop along the condenser, in general, has a marginal impact. Parametric results are addressed to evaluate the influence of the channel diameter, and operating temperatures on the COP. Subsequently, an analysis is made of the direct and indirect impacts of the refrigeration system on the environment using the TEWI methodology. The results indicate that, for some fluid pairs, the system's COP reduction may be greater than 20% due to pressure drop. TEWI analysis indicates that the use of cleaner energy matrices has more significant positive effects than just replacing refrigerants with others with lower GWP, in terms of the environmental impacts of climate change. Additionally, it is concluded from the analysis that the evaporators operating with smaller diameters, even though they result in a more significant COP reduction, provide smaller heat transfer areas and refrigerant mass. In general, the R600a / R290 and Ammonia / Ethane pairs presented better performances, while the R12 / R13 pair presented the worst performance, when compared to the other pairs-
Descrição: dc.description211 f.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Publicador: dc.publisherNiterói-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectSistemas de refrigeração em cascata-
Palavras-chave: dc.subjectPerda de pressão-
Palavras-chave: dc.subjectTEWI-
Palavras-chave: dc.subjectCOP-
Palavras-chave: dc.subjectSistema de refrigeração-
Palavras-chave: dc.subjectSimulação numérica-
Palavras-chave: dc.subjectTrocador de calor-
Palavras-chave: dc.subjectCascade refrigeration systems-
Palavras-chave: dc.subjectPressure drop-
Título: dc.titleAvaliação numérica dos efeitos da perda de pressão em sistemas de refrigeração por compressão mecânica em cascata-
Tipo de arquivo: dc.typeDissertação-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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