Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T23:46:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:06:52Z : No. of bitstreams: 1 180957.pdf: 2342608 bytes, checksum: 118d7fab466de0375564cd475c955baf (MD5)

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2007. / Submitted by Luanna Maia (luanna@bce.unb.br) on 2009-03-06T14:13:05Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_ Leandro Joffily.pdf: 5652934 bytes, checksum: e670dfb33127ebf7c93edb9d4820b48c (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2009-03-06T16:08:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao_ Leandro Joffily.pdf: 5652934 bytes, checksum: e670dfb33127ebf7c93edb9d4820b48c (MD5) / Made available in DSpace on 2009-03-06T16:08:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_ Leandro Joffily.pdf: 5652934 bytes, checksum: e670dfb33127ebf7c93edb9d4820b48c (MD5) / O presente trabalho tem como finalidade a avaliação de uma metodologia de testes de caracterização de desempenho de compressores, de ar condicionado e refrigeradores. Essa metodologia visa reduzir o tempo para a realização de testes de desempenho e reduzir o consumo de energia para esse mesmo fim. Para a consolidação dessa metodologia, foi construída uma bancada didática e utilizado um modelo computacional, a fim de obter resultados que validem os obtidos aqueles experimentais. A bancada de testes tem configuração física diferente dos ciclos de compressão a vapor. Na bancada, o refrigerante é trabalhado apenas na região de vapor superaquecido. Para alcançar esse objetivo, a bancada é composta por um compressor seguido de um dispositivo de expansão e, posteriormente, um trocador de calor responsável pelo dessuperaquecimento do refrigerante. Uma segunda opção de montagem da bancada é a troca de posição entre o dispositivo de expansão e o trocador de calor, dessa forma o dessuperaquecimento do refrigerante é feito antes de sua expansão. Finalmente, a utilização da combinação entre a primeira e a segunda opção de montagem pode ser utilizada. Nesse caso, o refrigerante sofrerá um pequeno dessuperaquecimento seguido de uma expansão, voltando a ser dessuperaquecido após o dispositivo de expansão. Essa gama de opções é utilizada com a finalidade de ampliar a faixa de testes, já que cada configuração apresenta uma limitação específica. Para um refinamento ainda maior dos resultados uma câmara calorimétrica é montada ao redor do compressor. Os ensaios realizados na bancada mostraram que a metodologia apresenta resultados satisfatórios. A operação da bancada é simples e eficiente, fato comprovado pelos 85% dos ensaios realizados estarem dentro da faixa de operação do compressor e esses ensaios cobrirem 55% da área de operação do mesmo. A agilidade de alterações de condições de ensaio é notória, pois o tempo médio de alteração de condições de operação foi de 30 minutos. Além disso, os resultados aproximaram-se dos dados indicados no catálogo do compressor testado. ___________________________________________________________________ ABSTRACT / The concern with the energy crisis worldwide, which is assessed a methodology for the characterization tests the performance of compressors, air conditioners and refrigerators. This approach aims to reduce the time for the testing of performance and reduce the consumption of energy to the same end. To consolidate this methodology, was built a didactic workbench, along with a computational model in order to obtain results that validate those obtained experimentally. The bench tests have different physical configuration of the steam cycles of compression. At the workbench, the refrigerant is working only in the region of steam overheated. To achieve this goal, the workbench is composed of a compressor followed by a device for expansion and, subsequently, a heat exchanger unoverheated responsible for the coolant. A second option for assembly of the stand is the exchange of position between the device and the expansion of the heat exchanger, so the unoverheated the coolant is done before its expansion. Finally, the use of the combination between the first and the second option of mounting can be used, so the coolant will suffer a small unoverheated followed by an expansion, returning to unoverheated after the device for expansion. This range of options is used for the purpose of broadening the range of tests, as each configuration provides a specific limitation. For an even greater refinement of the results calorimetric chamber mounted around the compressor. Tests conducted in workbench showed that the methodology gives satisfactory results. The operation of the stand is simple and efficient. This fact is evidenced by the 85% of the tests were within the range of operation of the compressor and these tests cover 55% of the area of operation of the same. The speed of change of a test is notorious because the average time for changes to conditions of operation was 30 minutes. In addition, the results are closer to the data listed in the catalog of compressor tested.

No presente trabalho apresenta-se um estudo numérico do escoamento de ar em um ambiente interno tridimensional típico, sujeito a um sistema de ventilação por deslocamento. O estudo numérico consiste na obtenção dos campos de velocidade e temperatura presentes no interior deste ambiente. A determinação dos campos de velocidade e temperatura é necessária na avaliação precisa das condições de conforto térmico, produzidas por um determinado sistema de climatização. Este tipo de estudo não serve somente para determinar a viabilidade da aplicação de um determinado sistema de distribuição de ar, mas através dele também se pode determinar as condições ótimas de uso deste sistema. De forma crescente observa-se o interesse dos projetistas de ar condicionado em aperfeiçoar as suas técnicas de cálculo, de modo que a simulação numérica poderá tornar-se uma técnica usual em pouco tempo. Atualmente duas técnicas estão disponíveis para o estudo do escoamento de ar em ambientes internos: investigação experimental e simulação numérica. Em princípio, medidas diretas dão informações mais realísticas relativas ao escoamento do ar interno, contudo, medições experimentais são muito caras e consomem muito tempo, inviabilizando a sua aplicação caso a caso. Devido às limitações da investigação experimental e à disponibilidade de computadores cada vez mais rápidos, o uso da simulação numérica surge como uma opção considerável nos dias de hoje O método de solução numérica, utilizado no presente trabalho, baseia-se na resolução das equações de conservação de massa, de quantidade de movimento e de energia, em um domínio de cálculo discretizado com o uso do Método dos Volumes Finitos. Os efeitos da turbulência são levados em conta através da utilização do modelo de turbulência K- ε e de um modelo de turbulência simplificado. Resultados bem convergidos para o problema abordado somente são obtidos com a utilização do modelo de turbulência simplificado. As simulações numéricas apresentadas no presente trabalho foram realizadas com o uso do código Fluent. Com base na comparação dos resultados numéricos obtidos no presente trabalho e os resultados experimentais de Yuan et al., 1999a, pode-se concluir que o modelo simplificado é adequado, ao menos provisoriamente, para determinar a distribuição de velocidade e de temperatura no escoamento de ar em ambientes internos.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-16T03:01:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337635.pdf: 22275852 bytes, checksum: 14c2f3226b8ab891c238519319b3e552 (MD5) Previous issue date: 2015 / Atualmente, os avanços na área de eletrônica de potência popularizaram o uso de inversores de frequência para redução da rotação do compressor em sistemas de condicionamento de ar. Tal redução da velocidade do compressor, visando à adequação da carga térmica do ambiente, permite uma menor potência de compressão, um aumento da temperatura de evaporação e uma redução da temperatura de condensação, garantindo um maior coeficiente de performance do sistema (COP) e uma menor variação de temperatura do ambiente interno. Paralelamente, em resposta às restrições ambientais do uso de refrigerantes com alto GWP (Global Warming Potential), aplicações do fluido refrigerante propano (R-290) têm se tornado cada vez maior, já que o R-290 possui baixo impacto ambiental e vantagens termodinâmicas quando comparado com os fluidos mais usados R-410A e R-22. O objetivo do trabalho é desenvolver um modelo computacional que permita a análise de sistemas de condicionamento de ar através do fator de desempenho SEER. Sub-modelos foram criados para cada componente do sistema de condicionamento de ar, incluindo as linhas que os conectam. O trabalho também contribui com a avaliação de diversos aspectos que permitem a redução de massa de R-290 em condicionadores de ar. Com foco neste último objetivo, aletas periféricas foram exploradas e aplicadas no modelo. Ainda, o mapeamento das irreversibilidades foi avaliado com base no ponto de vista da segunda lei da termodinâmica para diversas características geométricas dos trocadores de calor e do mecanismo de compressão. Buscando o aperfeiçoamento do modelo, a mistura R-290/POE ISO 22 foi aplicada como fluido de trabalho. As propriedades termodinâmicas foram obtidas de relações fundamentais usando a equação de estado cúbica de Peng-Robinson. Os efeitos do óleo nos coeficientes de transferência de calor e na queda de pressão também fizeram parte da modelagem. Com o propósito de validar o modelo proposto, um calorímetro para condicionadores de ar foi construído e testado sob diversas temperaturas ambiente e rotações do compressor. Esta bancada experimental é proposta como um procedimento de testes alternativo, quando comparado com testes de condicionamento de ar padronizados. Para completar as atividades experimentais, a vazão mássica de óleo foi medida em uma bancada de avaliação de compressores adaptada a este fim. Tais medições foram aplicadas para a caracterização do sub-modelo de bombeamento de óleo do compressor. Os testes foram executados em um calorímetro de alta capacidade usando um compressor scroll com as mesmas características geométricas presentes no modelo, sob diferentes condições de operação. Foi evidenciada uma boa concordância do modelo computacional com os ensaios experimentais. O aumento da concentração do óleo provocou a redução da capacidade de refrigeração e o aumento do consumo do sistema. Ainda, foi visto que o uso de aletas periféricas possibilita uma redução da massa de mistura presente no sistema, apesar do decréscimo do fator SEER.<br> / Abstract : Currently, technical advances in the area of power electronics have enabled the more frequent use of frequency inverters for compressor speed control in air conditioning refrigerating systems. This reduction in compressor speed, aiming at controlling the cooling capacity, reduces the compression power, increases the evaporating temperature and decreases the condensing temperature, resulting in a higher coefficient of performance (COP) and a smaller fluctuation of the internal ambient temperature. At the same time, in response to environmental restrictions concerning refrigerants with high GWP (Global Warming Potential), applications using propane (R-290) are becoming more frequent, since R-290 has low environmental impact and thermodynamic advantages when compared to the most used fluids R-410A and R-22. The purpose of this study is to develop a computational model that allows the analysis of variable capacity air conditioning systems via the SEER performance factor. Sub-models were created for each component of the air conditioning system, including the connecting lines. The study also contributed with the evaluation of several aspects that permit the charge reduction of R-290 in air-conditioners. With focus on this later objective, peripheral fins heat exchangers were explored and applied in the model. Also, an analysis of the irreversibilities of the system from the second law of themodynamics point of view, considering several geometrical characteristics of heat exchangers and of the compression mechanism was carried out. In order to make the analysis more realistic, the mixture R-290/POE ISO 22 was considered as working fluid. The thermodynamic properties were obtained from a departure-function approach using the Peng-Robinson cubic equation of state. The oil effects on the heat transfer coefficients and on the pressure drop were also taken into account. In order to validate the proposed model, a air-conditioner calorimeter was constructed and tested under several ambient temperatures and compressor speed. This experimental facility is proposed as an alternative test procedure for standardized air-conditioning tests. To complete the experimental activities, the oil mass ow rate was measured in a compressor evaluation facility adapted for this purpose. These measurements were applied to characterize the compressor pumping oil sub-model. The tests were performed with a high capacity calorimeter using a scroll compressor with same geometrical characteristics simulated in the model, under different operating conditions. Good agreement was observed between the computational model and the experimental results. The increase of oil concentration resulted in a decrease of the cooling capacity and an increase of the system power input. Moreover, it has been seen that the use of peripheral fins allow a reduction of the mixture mass presented in the system, despite the decrease of the SEER factor.

No presente trabalho apresenta-se um estudo numérico do escoamento de ar em um ambiente interno tridimensional típico, sujeito a um sistema de ventilação por deslocamento. O estudo numérico consiste na obtenção dos campos de velocidade e temperatura presentes no interior deste ambiente. A determinação dos campos de velocidade e temperatura é necessária na avaliação precisa das condições de conforto térmico, produzidas por um determinado sistema de climatização. Este tipo de estudo não serve somente para determinar a viabilidade da aplicação de um determinado sistema de distribuição de ar, mas através dele também se pode determinar as condições ótimas de uso deste sistema. De forma crescente observa-se o interesse dos projetistas de ar condicionado em aperfeiçoar as suas técnicas de cálculo, de modo que a simulação numérica poderá tornar-se uma técnica usual em pouco tempo. Atualmente duas técnicas estão disponíveis para o estudo do escoamento de ar em ambientes internos: investigação experimental e simulação numérica. Em princípio, medidas diretas dão informações mais realísticas relativas ao escoamento do ar interno, contudo, medições experimentais são muito caras e consomem muito tempo, inviabilizando a sua aplicação caso a caso. Devido às limitações da investigação experimental e à disponibilidade de computadores cada vez mais rápidos, o uso da simulação numérica surge como uma opção considerável nos dias de hoje O método de solução numérica, utilizado no presente trabalho, baseia-se na resolução das equações de conservação de massa, de quantidade de movimento e de energia, em um domínio de cálculo discretizado com o uso do Método dos Volumes Finitos. Os efeitos da turbulência são levados em conta através da utilização do modelo de turbulência K- ε e de um modelo de turbulência simplificado. Resultados bem convergidos para o problema abordado somente são obtidos com a utilização do modelo de turbulência simplificado. As simulações numéricas apresentadas no presente trabalho foram realizadas com o uso do código Fluent. Com base na comparação dos resultados numéricos obtidos no presente trabalho e os resultados experimentais de Yuan et al., 1999a, pode-se concluir que o modelo simplificado é adequado, ao menos provisoriamente, para determinar a distribuição de velocidade e de temperatura no escoamento de ar em ambientes internos.

Resumo: Neste estudo são apresentados os resultados de um trabalho realizado em uma bancada de testes, onde se constatou a diferença de potência elétrica de acionamento e do coeficiente de performance no funcionamento de dois diferentes tipos de compressores: um hermético a pistão e outro rotativo do tipo scroll, operando com inversor de frequência. No estudo variou-se a vazão do fluido refrigerante, e consequentemente o efeito frigorífico, por dois procedimentos distintos: restrição da passagem do refrigerante através de uma válvula de estrangulamento, mantendo-se a rotação do compressor a pistão constante, e por meio de variação de rotação do compressor scroll com aplicação de um inversor de frequência, mantendo-se a válvula de estrangulamento em uma posição fixa. Observou-se também a influência do inversor de frequência no controle da vazão de ar do sistema através de um conjunto motor-ventilador axial. Esse controle ora era realizado por uma válvula de controle "DAMPER", ora por meio da rotação do motor através do emprego do inversor de frequência, com o qual foi possível economizar até 87 % de potência elétrica requerida pelo ventilador. O estudo ainda demonstrou que existe uma faixa de trabalho na qual o inversor de frequência é capaz de economizar até 56 % da potência exigida pelo compressor para uma mesma carga térmica em relação ao compressor desprovido do inversor de frequência, no qual o controle da vazão de refrigerante ocorre através da válvula de estrangulamento. Conclui-se que a utilização do inversor de frequência, em sistemas onde a carga térmica requerida (efeito refrigerante) varia, pode resultar em uma significante economia de energia. / Abstract: This study presents the results of a work carried out on a test bench, where it was verified the difference of the electrical startup power and the performance coefficient of two different types of compressors, namely: a hermetic piston type compressor and a rotating scroll type compressor operating with a frequency inverter. In this study, the refrigerant flow rate was varied and, consequently, the cooling capacity obtained by two distinct procedures: one, by the restriction of the refrigerating flow while maintaining rotation of the piston compressor constant and the other, by varying the scroll compressor rotation through a frequency inverter while keeping the restrictive valve in a fixed position. Is showed also, the influence of frequency inverter in order to control the air flow rate system by employed with fan engine and afterwards compare with method which air flow rate is controlled by DAMPER valve, where until 87 % to fan actuation power was saved. Besides, the study demonstrated that there is a range where the frequency inverter is capable of savings up to 56% of the compressor demanding power for a defined cooling capacity in relation to a compressor without the frequency inverter, in which the refrigerating flow rate control occurs through the restrictive valve. Therefore, it is conclusive that the use of frequency inverters in systems where the required cooling capacity varies, it can result in an appreciated economy of energy. / Orientador: Pedro Magalhães Sobrinho / Coorientador: Teófilo Miguel de Souza / Banca: Agnelo Marotta Cassula / Banca: José Rui Camargo / Mestre

Orientador: Joaquim Severino de Paiva Netto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T19:19:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sanchez_CaioGlauco_M.pdf: 1818131 bytes, checksum: 1dfc824606dd52760ee8c6c045997505 (MD5) Previous issue date: 1982 / Resumo: Um sistema de ar condicionado que utiliza água resfriada durante a noite em uma piscina é desenvolvido neste trabalho. Pouco antes do sol nascer a água é armazenada e utilizando-se de um trocador de calor, mantém-se o ambiente em condições de conforto a 80°F. O sistema é apropriado para regiões onde, no verão se tenha noites frias e dias solares quentes, como nos Planaltos Brasileiros. A energia consumida é de somente 10% daquela conseguida por um sistema convencional de compressão-varpor. O sistema se ajusta muito bem com as condições sócio-econômicos de países em desenvolvimento. / Mestrado / Mestre em Ciências

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T04:40:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:56:22Z : No. of bitstreams: 1 147237.pdf: 18064249 bytes, checksum: 79810797f1cca1d6d451e4d8b95d6ac5 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T17:06:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 228780.pdf: 14071244 bytes, checksum: a68c80eb45dd4480aced2eea4e5c5824 (MD5) / Usando os conceitos e métodos de qualidade sonora, estudou-se o ruído do sistema de condicionamento de ar, ventilação e aquecimento (CAVA) de um modelo de automóvel. Esse ruído é fundamental para o conforto acústico e a percepção da qualidade dos veículos, podendo inclusive influenciar no seu conforto térmico. O trabalho foi dividido em duas etapas. Na primeira, foi gravado o ruído do sistema de CAVA de quinze carros em diferentes combinações de velocidade de ventilação e direcionamento do fluxo de ar. Todos os carros eram recém fabricados e do mesmo modelo, e equipados com um dos três tipos possíveis de sistema de CAVA. Foram feitas análises objetivas, usando-se um software de qualidade sonora, e uma avaliação subjetiva de similaridade, através do método da comparação pareada. A análise estatística (gráficos e regressão linear múltipla) dos dados objetivos e subjetivos, além da utilização de dados qualitativos, permitiu que se identificassem os atributos mais importantes neste tipo de ruído: loudness, agudeza, razão tom-ruído e proeminência. Na segunda etapa, novas gravações foram feitas, desta vez de doze carros. Os resultados da primeira avaliação subjetiva auxiliaram na escolha dos ruídos que participariam da segunda, que utilizou o método do diferencial semântico. Com a regressão linear múltipla, chegou-se a equações que modelam os resultados subjetivos a partir das métricas psicoacústicas. Foi demonstrado que o incômodo causado pelo ruído pode ser satisfatoriamente modelado usando-se o loudness calculado pelo método de Zwicker.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2015-12-29T03:06:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336505.pdf: 9341321 bytes, checksum: 919be3c552673c32aa365afc5df380c2 (MD5) Previous issue date: 2015 / A utilização de ciclos com separadores de fases, também conhecidos em inglês como flash gas by-pass cycles, possui um potencial para aplicações domésticas, não somente em refrigeradores mas também em condicionadores de ar e bombas de calor. As vantagens da remoção do flash gas em sistemas de grande porte são conhecidas. No entanto o uso desse conceito em refrigeradores domésticos exige um conhecimento mais profundo do fenômeno de separação de fases. Para tanto montou-se um aparato experimental específico, através do qual foram estudados dois separadores do tipo T com diâmetros internos de 6,35 mm e 12,7 mm. Os testes foram realizados com isobutano (R600a) em condições típicas de refrigeração doméstica, cujas vazões mássicas entre 0,5 a 3,0 kg/h e título entre 10 a 25% na entrada dos separadores. O separador de 6,35 mm separou as fases com relativa eficiência até 1,5 kg/h. Em vazões maiores observou-se um excessivo arraste de líquido pelo ramal de vapor. O separador de 12,7 mm apresentou alta eficiência de separação mesmo quando submetido a condições extremas de operação. O modelo matemático mostrou-se eficaz para o projeto de separadores gravitacionais para refrigeração de pequena capacidade (doméstica). O controle do nível de líquido no separador é fundamental para garantir a eficiência de separação de fases pois sem ele o vapor tende a escoar pelo ramal de líquido.<br> / Abstract : Flash gas bypass cycles shows a great potential for domestic applications, not only to refrigerators but also to air conditioners and heat pumps. The advantages of the removal of the flash gas in systems with R744 and R134a are known and proved promising. However to implement this new concept of cycle is necessary to fill the gaps in knowledge about the phenomenon of phase separation and design the phase separator. This study aims to understand the phenomenon of phase separation at T geometries of small diameter and develop a methodology for design gravitational separators aiming applications in domestic refrigeration. An experimental apparatus was constructed to allow studying separators using isobutane fluid, R600a. The impact separator configuration was examined. Two separators on the shape of T letter with internal diameters of 6.35 mm and 12.7 mm were studied and analyzed under typical conditions of domestic refrigeration. It was studied the mass flow rate range from 0.5 to 3.0 kg/h and quality from 10 to 25%. The first prototype managed to separate the phases with relative efficiency up to 1.5 kg/h, higher flow rates caused excessive drag of liquid to vapor branch. The separator with an internal diameter of 12.7mm showed high separation efficiency even when subjected to non-ideal conditions, liquid level above separator inlet. The mathematical model developed for the design of separators proved to be a good guide for the design of gravity separators for domestic refrigeration. The liquid level control is a major challenge to maintain the efficiency of phase separation; it was shown that in the absence of the liquid level, the vapor goes to the fluid branch, which is not desired.