Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T12:35:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 186102.pdf: 1700029 bytes, checksum: 2f6aec52d2800a74264b05e60cb4fe6f (MD5) / O presente trabalho trata da modelagem do escoamento da mistura óleo lubrificante e fluido refrigerante em um duto circular de seção constante. O escoamento desta mistura inevitavelmente ocorre em vários componentes de sistemas de refrigeração, bem como outras situações em engenharia. Assim, o avanço no conhecimento deste escoamento pode representar benefícios para as indústrias de refrigeração e lubrificação em particular, e para um melhor entendimento de escoamentos bifásicos em geral. A liberação do refrigerante dissolvido no óleo ocorre onde existe queda de pressão, causando a formação de bolhas de gás e até mesmo formação de espuma, alterando as condições do escoamento. É desejável então determinar numericamente os valores de pressão e temperatura ao longo do escoamento, relacionando-os com as características da mistura óleo e refrigerante, tais como o título e a fração de vazio, além de analisar a influência no padrão de escoamento de parâmetros como o fluxo de massa, fração mássica e os valores de temperatura e pressão na entrada do escoamento. Na presente dissertação, o escoamento é modelado em duas regiões. Uma inicial de escoamento bifásico convencional, para baixas quantidades de gás livre, onde a mistura líquido/gás é tratada como um fluido homogêneo, com pseudo-propriedades baseadas em médias das propriedades das fases da mistura. A segunda região é de escoamento de espuma, quando a fase gasosa é predominante e o fluido é tratado como não-newtoniano. Os resultados do modelo para uma mistura de óleo mineral e refrigerante R12 são comparados com dados experimentais. Também os principais parâmetros do escoamento são variados nas simulações e os resultados são apresentados e discutidos. Adicionalmente é realizada a comparação entre duas misturas distintas, R134a e óleo éster poliol e R12 e óleo mineral, comentando as principais razões das diferenças dos resultados.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-04-23Bitstream added on 2014-06-13T19:29:57Z : No. of bitstreams: 1 silva_mc_me_ilha.pdf: 749066 bytes, checksum: 898e72bcde1702f0b46c2b4a5c84198f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho, apresenta-se um modelo numérico do escoamento e da transferência de calor, no regime transiente, de fluidos refrigerantes no interior de tubos capilares, largamente usados como dispositivos de expansão em sistemas de refrigeração e condicionamento de ar de pequeno porte. Os tubos capilares aqui analisados formam, em parte de suas extensões, um trocador de calor em contracorrente com a linha de sucção do compressor, conhecido como trocador de calor tubo capilar-linha de sucção. A análise do comportamento dinâmico do escoamento é de fundamental importância, pois os tubos capilares são usados em sistemas de refrigeração, que geralmente são controlados pelo método liga-desliga. Tal escoamento é assumido unidimensional e, dependendo da condição no tempo, é dividido em uma região onde o fluido refrigerante encontra-se no estado de líquido sub-resfriado, outra de escoamento bifásico líquido-vapor e outra de vapor superaquecido. O tubo capilar é considerado reto, horizontal, com diâmetro constante e o fenômeno de metaestabilidade do escoamento é desconsiderado. Implementa-se no modelo o procedimento para a simulação de transientes de partida do sistema. A solução do sistema de equações diferenciais, usando o método de Volumes Finitos, é obtida ao longo do tubo até que a condição de bloqueio seja alcançada, ou até que a pressão de evaporação seja atingida, caso o escoamento não esteja bloqueado. Os resultados obtidos são comparados com os dados experimentais disponíveis na literatura e obtidos a partir de outros modelos / This work presents a numerical model to simulate unsteady flow and heat transfer along nonadiabatic capillary tubes, commonly used as expansion devices in small refrigeration and air conditioning systems. These capillary tubes form with the suction line of the compressor, in part of their extension, a counter flow heat exchanger. Such device is called capillary tubesuction line heat exchanger. Analysis of the flow dynamic behavior is very important, since the capillary tubes are used in refrigeration systems generally controlled by on-off method. The flow along the straight and horizontal capillary tube, with constant inner diameter, is divided, depending of time condition, into three regions: a single-phase flow of subcooled liquid, a two-phase flow region and a single phase of flow superheat. The flow is taken as one-dimensional and the metastable flow phenomenon is neglected. The procedure for simulation of the start-up transient period of the system is implemented in the model. The solution of the governing equations is obtained using the Finite Volume method, along the tube until the blocking condition is reached, or until the evaporation pressure is reached, if the flow is not blocked. The numerical results obtained are compared with the experimental date from the literature and with results obtained from other models

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2000. / Made available in DSpace on 2012-10-18T02:31:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275448.pdf: 3198608 bytes, checksum: e97b875552b5d442e53d8a0f4f1cb728 (MD5) / Diversos fenômenos que ocorrem no interior dos sistemas de refrigeração dependem da interação entre o óleo lubrificante e o fluido refrigerante. Uma boa miscibilidade entre óleo e refrigerante assegura o retorno do óleo para o compressor através da redução da sua viscosidade. Dentro do compressor o lubrificante é usado principalmente para selar vazamentos, para resfriar elementos quentes e para lubrificar partes deslizantes. O desempenho e a confiabilidade dos sistemas de mancais do compressor são fortemente afetados pela presença de refrigerante dissolvido no óleo. Isto ocorre devido ao desprendimento de refrigerante provocado por variações súbitas na temperatura e na pressão, o que origina uma mistura bifásica com densidade e viscosidade distintas das do lubrificante. Um conhecimento geral do escoamento da mistura óleo e refrigerante é crucial para o desenvolvimento de modelos de lubrificação, usados na análise e simulação de problemas de mecânica dos fluidos no interior de compressores. No presente estudo o escoamento de óleo lubrificante com desprendimento de refrigerante é explorado experimentalmente. Uma mistura de óleo saturado com refrigerante é forçada a escoar ao longo de dois tubos retos horizontais de diâmetro constante. Um tubo é usado para visualização do escoamento e no outro são realizadas medições de pressão e temperatura. Na entrada dos tubos o estado líquido prevalece e, à medida que o escoamento prossegue e conseqüentemente a pressão se reduz, ocorre o desprendimento de refrigerante devido à redução da solubilidade do fluido refrigerante no óleo lubrificante. Inicialmente observa-se uma pequena quantidade de bolhas, porém a população de bolhas cresce ao longo do escoamento, de modo que ao final dos tubos atinge-se escoamento em espuma. A visualização do escoamento permite a identificação dos regimes de escoamento bifásico experimentados pela mistura. As distribuições de pressão e temperatura são medidas ao longo do escoamento e a partir delas o título e a fração de vazio são estimados. O principal objetivo deste trabalho é melhorar a compreensão deste complexo escoamento para permitir a elaboração de modelos físicos e matemáticos com o intuito de explorar a mecânica de fluidos no interior de componentes do compressor. / Several phenomena occurring inside refrigerating systems depend on the interaction between the lubrication oil and the refrigerant working fluid. Regarding the refrigeration cycle, good miscibility of oil and refrigerant assure easy return of the circulating oil to the compressor through the reduction of the oil viscosity. Inside the compressor the lubricant is mainly used for leakage sealing, cooling of hot elements and lubrication of sliding parts. In the compressor bearing systems the presence of refrigerant dissolved in the oil greatly influences the performance and reliability of the compressor due to the outgassing resulting from sudden temperature and pressure variations. This causes the formation of a two-phase mixture with density and viscosity strongly affecting the lubricant characteristics. A general understanding of the oil-refrigerant mixture flow is crucial in developing lubrication models to be used in analysis and simulation of the fluid mechanics inside the compressor. In the present work the lubrication oil flow with refrigerant outgassing is explored experimentally. A mixture of oil saturated with refrigerant is forced to flow in two straight horizontal tubes of constant diameter. One tube is used for flow visualization and the other is instrumented for pressure and temperature measurements. At the tubes inlet, liquid state prevails and as flow proceeds the pressure drop reduces the gas solubility in the oil and outgassing occurs. Initially a small amount of bubbles is observed and eventually the bubble population reaches a stage where foaming flow is observed. The flow visualization allowed identification of the two-phase flow regimes experienced by the mixture. Pressure and temperature distributions are measured along the flow and from that mixture quality and void fraction were estimated. The main motivation for this work is to improve the understanding of this complex flow to construct physical and mathematical models for exploring the fluid mechanics within the compressor parts.

tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T16:05:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275390.pdf: 3585545 bytes, checksum: 29c9ee2e09e967c74ea0b49dc2b06f63 (MD5) / A impregnação a vácuo (IV) é a técnica que consiste em remover o ar presente em um meio poroso, pela aplicação de vácuo em um recipiente hermético contendo o meio imerso em um líquido impregnante, e substituí-lo por esse líquido através da recuperação da pressão do ambiente. Aos alimentos, aplica-se a IV buscando: acelerar a desidratação osmótica, o enriquecimento de alimentos com vitaminas, probióticos ou prebióticos, acelerar a salga e os processos de extração. Os modelos matemáticos comumente aplicados à IV abrangem apenas as condições de equilíbrio, não contemplando avaliações ou a influência paramétrica sobre a cinética do processo. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar os fenômenos envolvidos neste mecanismo de transporte de matéria e apresentar um modelo físico-matemático que descreva a cinética do processo de IV. Formulou-se matematicamente o problema de impregnação utilizando-se o modelo homogêneo e o método Volume of Fluid (VOF). Programou-se uma rotina computacional para a solução numérica do modelo e aprimorou-se um dispositivo experimental capaz de fornecer dados cinéticos da IV. Os experimentos foram realizados utilizando-se um meio poroso modelo não deformável (amostras de uma cerâmica refratária) e um meio poroso alimentício (maçã var. Fuji), sujeito às alterações de volume devido às variações da pressão do ambiente. Experimentalmente, determinou-se a deformação relativa das amostras de maçãs, a massa incrementada devido à embebição espontânea das amostras cerâmicas, a massa drenada do fluido presente no meio anteriormente à IV, os tempos mínimos necessários para as etapas de evacuação e impregnação e a evolução temporal da fração volumétrica da amostra impregnada pelo líquido. Através da IV com água e com glicerol, verificou-se a influência do comprimento característico e da viscosidade da solução impregnante na dinâmica do processo. Os resultados experimentais foram comparados aos resultados preditos pelos modelos de equilíbrio existentes e a etapa dinâmica foi comparada ao modelo desenvolvido. O excelente resultado do modelo homogêneo/VOF em relação às soluções de referência valida a sua utilização na predição da cinética da IV. O modelo permitiu acompanhar a interface, a qual se manteve bem definida, tanto para simulações de geometrias clássicas quanto para as não-clássicas, indicando grande robustez do modelo. O dispositivo e a estratégia experimental mostraram-se úteis na determinação da cinética de impregnação, eles foram precisos e obtiveram valores bem próximos aos estimados por uma balança e calculados pelos modelos teóricos. Como esperado, a cinética foi dependente da viscosidade do fluido e do comprimento característico da amostra. Os dados cinéticos permitiram estimar os parâmetros relevantes do processo, possibilitando a compreensão e a melhoria dos processos de IV. / Vacuum impregnation technology (VI) is a process that consists of removing internal air of a porous medium, through the application of vacuum in a hermetic container with the sample immersed in an impregnating solution, followed the recovery of the atmospheric pressure, leading to the solution penetratation into the sample porous space. In food processing, VI is useful to accelerate osmotic dehydration, addition of vitamins, probiotic and prebiotic compounds in foods, to accelerate salting and to improve solid-liquid extraction processes. The mathematical models often applied to VI of foods are equilibrium models, i.e., they do not allow determining the dynamics of the VI process. In this way, the main goal of this study was to evaluate the phenomena related to this mass transfer mechanism and to propose a physical-mathematical model to describe VI dynamics of porous foods. Homogeneous model and volume of fluid (VOF) methods were used to formulate the VI model. In order to solve numerically the model, a computational routine was implemented. Besides, an experimental device was built in order to supply data on the dynamics of VI. The experiments were carried out using two different kinds of porous medium, a non-deformable model (refractory ceramics samples) and a porous food (apple samples, var. Fuji), which can undergo small volume variations with pressure variations observed during VI processes. The experimental device allowed determining the apple samples deformation, sample mass variations through the VI experiments, the times necessary for evacuation and impregnation, and the time evolution of sample volumetric fraction impregnated by the liquid. From experiments of VI performed with water and with glycerol, it was verified the influence of the characteristic length and of the viscosity of the impregnating solution on the process dynamics. The equilibrium experimental results were compared to the results predicted by a literature model, while the dynamics of VI determined experimentally was compared with the developed model. This model allowed to follow the interface, which was well defined, for simulations of classic geometries and for the nonclassic ones, showing robustness. The results from the mathematical model agreed well with the experimental results, including the prediction of the dynamics of the VI process. On the other hand, the experimental device was a very useful tool for investigating VI dynamics. As waited, the kinetic was fluid viscosity and sample characteristic length dependent. The kinetic data allowed esteeming the relevant process parameters that can be used to improve VI processes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T13:38:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 279025.pdf: 1365316 bytes, checksum: efe16b7a4367501f434279a6a62191ed (MD5) / Os ciclones, utilizados como equipamentos para troca térmica, como secadores, reatores para reações rápidas e para separação gás-sólido, apresentam na sua forma clássica uma construção cônica-cilíndrica, e têm como principais vantagens o baixo custo de construção, operação e manutenção. No passado o estudo de ciclones era basicamente experimental, resultando em correlações empíricas sem muita generalidade e dedicadas exclusivamente para a faixa de condições geométricas e operacionais analisadas nos experimentos. Com o desenvolvimento da tecnologia computacional, a modelagem numérica ganhou papel fundamental no estudo de escoamentos turbulentos multifásicos, típicos do escoamento ciclônico, destacando-se neste sentido as técnicas de CFD (Computational Fluid Dynamics), como uma ferramenta de pesquisa e desenvolvimento de projetos de engenharia. Neste trabalho é desenvolvido um estudo de modelagem numérica de ciclones a partir dos recursos de CFD, juntamente com um estudo experimental em uma Unidade Experimental de Dutos e Ciclones (UEDC) do Laboratório de Verificação e Validação da FURB. O objetivo principal é validar um modelo gás-sólido bifásico utilizado para separação ciclônica de iodato de cálcio, produzidos numa planta química de extração de iodo. Esta corroboração de modelo é realizada por comparação entre dados experimentais obtidos na UE-DC de perda de carga, eficiência global de coleta e curva de eficiência, com resultados numéricos do modelo bifásico gás-sólido, implementado no código numérico CYCLO-HEXA, dedicado exclusivamente à simulação de ciclones por técnicas de CFD. Experimentos planejados e executados no aparato experimental para diferentes velocidades de entrada e razões de carga constituem uma base empírica necessária e suficiente para estudos de validação do modelo, e de verificação do código de CFD, que permitem estudos avançados de melhoria de equipamento (reengenharia geométrica) e das condições operacionais na planta química. / The cyclones used as heat exchange equipment such as dryers, reactors for fast reactions and gas-solid separation, presented in its classic form a cone-cylindrical construction, and have as main advantages the low cost of construction, operation and maintenance. In the past the study of cyclones was basically experimental, resulting in empirical correlations without much general and dedicated exclusively to the range of geometrical and operating conditions analyzed in the experiments. With the development of computer technology, numerical modeling plays a fundamental role in the study of turbulent multiphase, typical of cyclonic flow, especially in the technical sense of CFD (Computational Fluid Dynamics), as a tool for research and development projects engineering. In this work we developed a numerical modeling study of cyclones from the resources of CFD, together with an experimental study in an Experimental Unit Pipeline and Cyclones (EU-DC). The main objective is to validate a model gas-solid two-phase used to sepa rate low-level calcium iodate, produced in a chemical plant for extraction of iodine. The corroboration of the model is performed by comparing experimental data obtained in the EU-DC loss, efficiency and overall collection efficiency curve, with numerical results of the model gas-solid two-phase, implemented in numerical code CYCLO-HEXA, devoted exclusively the simulation of cyclones using CFD techniques. Experiments planned and implemented in the experimental apparatus for different input velocities and load relations are an evidence base necessary and sufficient for studies of model validation and verification of the CFD code, which allow advanced studies for improvement of equipment (geometrical reengineering) and operating conditions in the chemical plant.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:54:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327374.pdf: 2009401 bytes, checksum: 54f5197c89ee579e10d3869c177fc489 (MD5) Previous issue date: 2014 / A modelagem matemática realística da transferência de massa em mistura multicomponente e de notória complexidade devido a presença de fenômenos difusivos (difusão cruzada) que não são descritos pela lei de Fick. As equações de Maxwell-Stefan e a lei de Fick generalizada são capazes de representar todas as interações possíveis em misturas multicomponentes e, com isso, os efeitos da difusão cruzada são considerados. Neste estudo, um modelo para a transferência de massa e calor em gotas multicomponentes empregando as equações de Maxwell-Stefan e lei de Fick generalizada foi desenvolvido. A abordagem Euler-Lagrange foi adotada para a modelagem bifásica. O modelo foi empregado para o estudo da transferência de massa e calor em mistura binária ar-água e em mistura multicomponente composta por metano, n-pentano, n-hexano e n-octano. O equilíbrio atingido nas simulações numéricas em CFD foi verificado com dados de carta psicrométrica, para a mistura binária, e dados obtidos do simulador de processos PRO/II R, para a mistura multicomponente. A influência da difusão cruzada na transferência de massa multicomponente foi analisada comparando-se as predições do modelo completo com predições obtidas de modelos baseados na lei de Fick, considerando coeficiente de difusão constante e coeficiente de difusão efetivo. Além disso, o efeito da correção para altas taxas foi analisado e um estudo acerca de correlações para o cálculo dos coeficientes de difusão em concentrações finitas e dos coeficientes convectivos de transferência de massa e calor foi conduzido. Os resultados mostraram que abordagens mais simples, como o modelo de difusividade efetiva, podem ser empregadas para descrever a transferência de massa em misturas multicomponentes ideais. As correlações para o cálculo dos coeficientes de difusão em concentrações finitas apresentaram predições similares entre si e o emprego da correlação para altas taxas não influenciou nos resultados. No estudo de correlações para o cálculo dos coeficientes convectivos de transferência de massa e calor verificou-se que a correção LRH apresentou os maiores desvios em relação à predição de Ranz-Marshall e com a diminuição da vazão a influência do blowing e effect foi observada.<br> / Abstract : Realistic mathematical modeling of multicomponent mixtures is of paramont complexity due to diusive phenomena (cross diffusion effects) that are not described by Fick's law. The Maxwell-Stefan's equations and generalized Fick's law are capable of representing all possible interactions in multicomponent mixtures and, thus, the effects of cross diffusion are considered. In this study, a model for mass and heat transfer in multicomponent droplets using the Stefan-Maxwell's equations and generalized Fick's law has been developed. The two-phase ow was modeled according to an eulerian-lagrangian approach. The model was applied in the study of mass and heat transfer in a binary mixture of water and air and in a multicomponent mixture composed by methane, n-pentane, n-hexane and n-octane.The equilibrium achieved in the CFD studies was verified with the data obtained from psychrometric chart for the binary mixture, and the values obtained by the process simulator PRO/II R , for the multicomponent mixture. The in uence of cross diffusion in multicomponent mass transfer was analyzed by comparing the predictions of the full model with predictions obtained from models based on Fick's law, considering constant and effective diffusion coeficients. Moreover, the effect of high ux corrections was evaluated and a study with correlations for diffusion coeficients in finite concentrations and for mass and heat transfer coeficients was conducted. Results showed that simpler approaches, as the effective diffusivity model, can be used to describe the mass transfer in ideal multicomponent mixtures. The correlations for the calculation of diffusion coeficients in finite concentrations showed similar predictions with each other and the high rates correction did not in uence the results. In the study of correlations for the convective mass and heat transfer coeficients was verified that LRH correlation presented the highest deviations from the prediction of Ranz-Marshall and the in uence of blowing effect was observed as the initial ow rate was decreased.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:30:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 105510.pdf: 6402528 bytes, checksum: 9a28bd8de018d3dba0b09aa369cb7ba1 (MD5) Previous issue date: 1996 / O vazamento de gás refrigerante pela folga radial do compressor rotativo de pistão rolante é modelado, assumindo-se como fluído de vazamento tanto o óleo puro como a mistura óleo-refrigerante. Seis modelos de escoamento, considerando ambos os regimes, estacionário e transiente, são desenvolvidos. O modelo mais simples envolve o escoamento estacionário de óleo puro, que é melhorado incorporando-se a variação temporal da pressão de compressão e da velocidade tangencial do pistão rolante. A influência do gás dissolvido no óleo é analisada nos modelos de escoamento monofásico homogêneo e heterogêneo da mistura. A formação de bolhas de gás refrigerante é introduzida nos modelos de escoamento bifásico homogêneo da mistura. Um modelo bifásico contendo a formação de espuma também é apresentado. Os resultados mostram a importância dos modelos conterem o efeito do gás refrigerante dissolvido no óleo no cálculo das propriedades ffsicas, assim como a formação de bolhas de gás ao longo do escoamento. Mostra-se que a formação de espuma na saída da folga radial pode, também, influir significativamente sobre os resultados do escoamento. O modelo de escoamento bifásico homogêneo é recomendado para prever o vazamento de gás refrigerante pela folga radial.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:18:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 105504.pdf: 4600494 bytes, checksum: b8c2ceb76a50cfbdbddbe51305dfda02 (MD5) Previous issue date: 1996 / Modelo numérico para a simulação do escoamento de fluídos refrigerantes ao longo de tubos capilares usados como dispositivos de expansão em sistemas de refrigeração. Considera-se o tubo capilar reto, horizontal com escoamento unidimensional, adiabático, em regime permanente e sem regiões de metaestabilidade. Usa-se o modelo de dois fluídos na região bifásica, considerando tanto o não-equilíbrio hidrodinâmico quanto o térmico. O modelo foi validado comparando os seus resultados com dados experimentais disponíveis no Núcleo de Pesquisa em Refrigeração, Ventilação e Condicionamento de Ar do Departamento de Engenharia Mecânica do UFSC. O erro absoluto médio obtido entre as vazões mássicas críticas calculadas e medidas foi de 2,4% e entre os valores dos comprimentos do tubo capilar calculados e medidos foi de 4,5%. O modelo de dois fluídos permite uma abordagem mais realista do escoamento bifásico no interior de tubos capilares. Porém, essa sofisticação implica no uso de um maior número de equações constitutivas em relação ao modelo homogêneo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:13:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325528.pdf: 4638081 bytes, checksum: 4a37bdab65234869ecb71c4e66cb5b50 (MD5) Previous issue date: 2013 / Em sistemas de refrigeração por compressão mecânica de vapor, o com-pressor é geralmente apontado como a principal fonte de ruído. O apri-moramento contínuo desse componente, entretanto, acaba por evidenciar outras fontes de ruído, como por exemplo, o processo de expansão de gás. Este processo é geralmente acompanhado de oscilações de pressão que se propagam pelo fluido refrigerante, oscilações estas que são responsáveis pela excitação das paredes da tubulação do evaporador, que ao vibrarem, transmitem energia ao gabinete do refrigerador, fazendo deste o irradiador final de ruído. Esta dissertação apresenta um modelo numérico vibroacústico do evaporador contendo o fluido refrigerante, objetivando simular parte do caminho de transmissão de energia do ruído gerado pelo processo de expansão. Primeiramente, o fluido é modelado analiticamente, em diferentes condições de misturas das fases líquida e gasosa. Uma modelagem e validação estrutural do evaporador pelo Método dos Elementos Finitos é então apresentada. Por fim, é desenvolvido um modelo acoplado fluido-estrutural, que tem como dados de entrada as oscilações de pressão oriundas do processo de expansão medidas experimentalmente. Comparações com dados experimentais de aceleração das paredes do evaporador indicam que o modelo é capaz de predizer o comportamento dinâmico da estrutura, e ser utilizado como ferramenta de auxílio na implementação de modificações estruturais no evaporador, visando à minimização de transferência de energia ao gabinete do refrigerador.<b> / Abstract: In vapor compression refrigeration systems, the compressor is generally appointed as the main source of noise. The continuous improvement of this component, however, emphasizes other noise sources, like, for example, the gas expansion process. This process is usually accompanied by pressure oscillations which propagate through the refrigerant, being these oscillations responsible for excitation of the evaporator pipe walls, which vibrate and transmit power to the refrigerator cabinet, making this the final noise radiator. This paper presents a numeric vibroacoustic model of the evaporator containing the refrigerant fluid, in order to simulate part of the power path transmission of the noise generated by the expansion process. First, different patterns of gas and liquid phases mixtures are analytically modeled. A modeling and structural validation of the evaporator by the Finite Element Method is then presented. Finally, a coupled fluid-structure model is developed, whose input are the experimentally measured pressure oscillations arising from the expansion process. Comparisons with evaporator pipe walls' acceleration experimental data indicate that the model is able to predict the dynamic behavior of the structure, and be used as tool to assist in the implementation of structural changes in the evaporator, in order to minimize energy trans-fer to the refrigerator cabinet.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T06:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Diversas operações e procedimentos na indústria do petróleo estão relacionados ao deslocamento imiscível de um fluido por outro, podendo-se citar: a elevação natural e artificial do óleo a partir dos poços, o bombeamento através de dutos de óleos de viscosidade elevada mediante a injeção conjunta de água e a recuperação secundária de petróleo. A eficiência deste último tipo de processo é uma conseqüência direta dos fenômenos interfaciais característicos de sistemas água-óleo. Também o fenômeno de inversão de fases, como acontece no caso de vazamento de óleo a partir de dutos submersos, pode ser considerado dentro desta temática. Neste contexto, é importante uma análise experimental de estabilidade da interface água-óleo bem como dos fatores que levam ao aparecimento do fenômeno de digitação, representado pelo escoamento viscoso de uma das fases que avança para o interior da outra na forma de um ou mais fingers. O modelo matemático utilizado para descrever o deslocamento imiscível de um fluido por outro é desenvolvido inicialmente para células de Hele-Shaw. Observações experimentais com uma célula de Hele-Shaw possibilitam avaliar o modelo proposto e sua aptidão para descrever adequadamente o fenômeno da digitação viscosa devidamente relacionado às propriedades físicas (densidade, viscosidade e tensão interfacial) e geométricas do sistema.