[pt] É desenvolvido um modelo de simulação de evaporadores automotivos tipo placa (Brazed Laminated Plate), para o resfriamento de ar úmido. O modelo estudado adota o método de análise local, onde o trocador de calor é dividido em um número de elementos de troca de calor, para os quais as equações de troca de calor e de conservação de energia são aplicadas. Para efeito da determinação do coeficiente local de troca de calor e do fator de atrito, o modelo considera duas regiões na troca de calor. Pelo lado do refrigerante foi considerada uma região bifásica (líquido - vapor) e outra, de superaquecimento (vapor). No lado do ar têm-se duas condições: com a superfície do evaporador seca ou molhada. Para cada zona foram levados em conta diferentes mecanismos de transferência de calor. Também foi estudada a queda de pressão do lado do refrigerante e do lado do ar, utilizando, para tal, as respectivas correlações de queda de pressão. Para a simulação foram consideradas definidas as condições de entrada dos fluídos e a geometria do evaporador. Um programa foi desenvolvido em FORTRAN para calcular os estados termodinâmicos de saída dos dois fluidos. As propriedades do refrigerante foram calculadas utilizando o software REFPROP versão 7.0, desenvolvido no NIST, EUA, o que permitiu a modelagem do trocador de calor operando com uma vasta gama de refrigerantes. Novos refrigerantes, H e 1234yf, ainda não constantes da biblioteca REFPROP v07, foram também testados. Os resultados da simulação foram comparados com dados experimentais disponíveis. / [en] A simulation model for automotive brazed laminate plate evaporators, for humid air cooling, was developed. The model adopts the local analysis method, where the heat exchanger is divided into a number of elemental control volumes, for which the equations of heat transfer and conservation of energy are applied. In order to determine the local heat transfer coefficient and friction factor, the model considers different regions in the heat exchanger. In the refrigerant side, two-phase or superheated flows were considered. In the air side, dry or wet surface conditions were modeled. For each zone different mechanisms of heat transfer and pressure drop were taken in account. The simulation model assumed prescribed evaporator geometry and inlet conditions for both fluids. A computer program was developed in FORTRAN to calculate overall thermodynamic outlet states of both fluids. Refrigerant properties were calculated using the software REFPROP version 7.0, developed by the NIST, U.S.A.. It allowed the modeling of the evaporator, operating with a vast range of refrigerants. New refrigerants, fluids H and 1234yf, (still not available in REFPROP v07 libraries) also were tested. The results of the simulation were compared with available experimental data.

[pt] O presente trabalho trata da caracterização e simulação de compressores alternativos dos tipos automotivo, hermético e semi-hermético, motivado pela necessidade de estudo de novos refrigerantes, com menor impacto ambiental, isto é, sem potencial de destruição da camada de ozônio e baixo potencial de efeito estufa. O estudo apresenta uma metodologia para a modelagem, mediante a qual, dependendo do tipo de compressor, este é dividido nos seguintes volumes de controle: mufla de sucção, câmara de sucção, cilindro de compressão, câmara de descarga, linha de descarga, motor elétrico, carcaça do compressor, massa metálica interna e gás escoando no interior da carcaça. Equações fundamentais de conservação, de troca de calor, de queda de pressão e de propriedades termofísicas do refrigerante são aplicadas a cada volume de controle. Buscando o desenvolvimento de modelos simples, porem, ainda capazes de identificar o desempenho do compressor operando com diferentes refrigerantes, optou-se pelo desenvolvimento de modelos semi-empíricos, determinando-se coeficientes empíricos, característicos do compressor e independentes do refrigerante ou das condições de operação. Foram efetuados ensaios calorimétricos normalizados em duas instalações laboratoriais existentes para os compressores hermético e semihermético. Para o compressor hermético foi utilizado o HFC-134a como referência e foram testados os refrigerantes HFO-1234yf e HFO-1234ze(E) e a mistura HDR-17. Para o compressor semi-hermético foi utilizada uma instalação de refrigeração comercial instrumentada do tipo ar-ar, operando com a mistura R404A (referência), tendo sido testados oito novos fluidos. Para o compressor automotivo foram utilizados dados experimentais do refrigerante HFO-1234yf, existentes na literatura. A caracterização dos compressores alternativos foi bem sucedida na medida em que os parâmetros empíricos determinados a partir de diferentes refrigerantes mostraram-se com valores suficientemente próximos. Nos testes experimentais foram identificados fluidos refrigerantes com desempenho maior e baixo potencial de aquecimento global. Atingiu-se, com a modelagem, o desenvolvimento de uma ferramenta computacional capaz de predizer as condições de operação de compressores alternativos operando com novos refrigerantes, a partir do modelo baseado em parâmetros empíricos obtidos de testes experimentais com refrigerantes convencionais, de fácil obtenção. O método de gradiente reduzido generalizado (GRG) foi utilizado na solução do sistema de equações não lineares, para a caracterização dos compressores alternativos. O modelo de simulação foi desenvolvido na linguagem Fortran. As propriedades termodinâmicas dos fluidos refrigerantes foram obtidas pelo pacote computacional REFPROP (NIST Standard Reference Database 23, Version 8.0). Os valores previstos pela simulação apresentaram boa concordância com os resultados experimentais. / [en] This work shows a methodology for calculating the characteristic parameters of an open, a hermetic and a semi-hermetic reciprocating compressor. This study was motivated by the need to study new refrigerants with lower environmental impact with reduced global warming potential and zero ozone depletion potential. The compressor is divided in control volumes: suction muffler, suction chamber, compressor cylinder, discharge chamber, discharge line, electric motor, flowing gas through the compressor, compressor shell and inner metallic mass. Fundamental equations of conservation, heat exchange, pressure drop and thermophysical properties of the refrigerant are applied to each control volume. A semi-empirical model and standard calorimetric tests are used to obtain empirical parameters independents of refrigerant and operating conditions. For the hermetic compressor was used as reference the refrigerant HFC-134a and tested refrigerants HFO-1234yf, HFO-1234ze(E) and a mixture HDR-17. For the semihermetic compressor, an instrumented commercial refrigeration system operating with the mixture R404A was used as reference. In this system eight new fluids have been tested. For the automotive compressor experimental data from refrigerant HFO-1234yf obtained from literature were used. The characterization of the reciprocating compressors has been successful because the empirical parameters determined from different refrigerants proved to have sufficiently close values. A computational tool, able to predict the operating conditions of reciprocating compressors (open automotive, hermetic and semihermetic), working with new and untested refrigerants, was developed from the simulation models. The generalized reduced gradient (GRG) method was implemented in order to obtain a numerical solution for the characteristic parameters and the simulation computer program was developed in FORTRAN. Refrigerant properties were calculated using the software REFPROP version 8.0, developed by NIST, U.S.A.