Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:17:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 264239.pdf: 27021029 bytes, checksum: 441ba1fb27a92633ba773cef35564146 (MD5) / Esta dissertação de mestrado propõe uma análise experimental e o desenvolvimento de um modelo aplicados a trocadores de calor que fazem parte de um sistema de refrigeração por compressão mecânica de vapor miniaturizado. É apresentada a avaliação experimental do desempenho térmico e hidráulico dos trocadores de calor, assim como o desenvolvimento de novos trocadores de calor que correspondam às aplicações que um sistema de refrigeração miniaturizado possa ter. A bancada experimental permite a avaliação dos condensadores e dos evaporadores nas condições típicas do sistema de refrigeração miniaturizado. Ela consiste num circuito fechado de ar em conjunto com um circuito de fluido refrigerante e com um dispositivo que simula a carga térmica fornecida ao evaporador. Foi utilizado isobutano (R-600a) como fluido de trabalho no circuito do fluido refrigerante. Dois tipos de condensadores foram testados na bancada experimental: condensadores aletados com micro-canais e condensadores porosos com micro-canais. O primeiro consiste em condensadores com aletas ventiladas de alumínio. Diferentes características das aletas foram variadas e suas influências no desempenho dos condensadores foram exploradas. O segundo é composto por meios porosos, ao invés de aletas. Três diferentes amostras de cobre foram utilizadas. Um condensador com aletas simples foi testado e comparado aos condensadores porosos. Além da bancada experimental, foi desenvolvido um modelo computacional que prevê a transferência de calor entre um evaporador e entre tubos de calor usados na refrigeração de micro-componentes eletrônicos. Em seguida, um protótipo foi fabricado e testado na bancada experimental para uma posterior comparação com o modelo teórico. Foi visto que o uso do alumínio provou ser uma solução promissora na questão do peso dos condensadores miniaturizados. A diminuição do número de poros e o aumento da porosidade resultaram em menores coeficientes de transferência de calor. O condensador com menor número de poros e porosidade apresentou a maior queda de pressão. A comparação entre os testes do evaporador e o modelo teórico apresentou uma boa concordância.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2004 / Inclui bibliografias / Apresenta-se neste trabalho um protótipo de calorímetro desenvolvido para avaliar o desempenho energético em regime permanente de evaporadores tipo tuboaletas utilizados em refrigeradores e condicionadores de ar domésticos. As medições efetuadas permitem / It is presented in this work a prototype of calorimeter developed to evaluate the thermal performance under steady-state conditions of fin-and-tube evaporators which is used in household refrigerators and air conditioning appliances. Measurements provide

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:24:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329019.pdf: 9257590 bytes, checksum: 081e4df4c1baf4b4b76dcc51c4aabda2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Esta dissertação apresenta um estudo sobre a influência dos dispositivos de ação variável de um sistema de refrigeração de duplo-evaporador. Os dispositivos de ação variável deste sistema são o compressor de velocidade variável, uma válvula de distribuição entre os evaporadores e as válvulas de expansão variável. Foi construído um protótipo do sistema de duplo-evaporador. Foram desenvolvidas três técnicas (monovariável PI, multivariável LQG e monovariável por modos deslizantes para a válvula de distribuição) para controlar as temperaturas do congelador e do refrigerador através da velocidade do compressor e da fração de operação da válvula de distribuição. A análise dos resultados obtidos com estas técnicas indica que uma estratégia de controle chaveado para a velocidade do compressor e fração de operação da válvula de distribuição pode levar o sistema a operar com maior eficiência energética em regime permanente e a responder mais rapidamente à perturbações de carga. Com base nestas conclusões, foi desenvolvida uma metodologia para o projeto de uma lei de chaveamento baseada em múltiplas funções de Lyapunov com custo garantido das variáveis de saída do sistema. Esta lei de chaveamento foi aplicada, com limitação da frequência de chaveamento, ao protótipo do sistema. Para evitar uma grande limitação da frequência de chaveamento, os sinais aplicados aos atuadores foram definidos como a média dos últimos seis sinais de controle calculados pela lei de chaveamento. Foi verificado que um projeto adequado do custo garantido das variáveis de saída permite o sistema chaveado operar melhor com a limitação da frequência de chaveamento. O controle chaveado projetado garantiu o seguimento de referência das saídas do sistema e uma resposta mais rápida, do que a obtida pelas outras técnicas de controle, para as perturbações de carga, porém não levou o sistema a obter menor consumo de energia. A influência das válvulas de expansão foi analisada em regime permanente e em regime transitório. Os resultados obtidos permitem concluir que tubos capilares bem dimensionados podem substituir o uso de válvulas de expansão sem grande penalização do desempenho do sistema.<br> / Abstract : This master thesis presents a study on the in uence of the variable action devices of a dual-evaporator refrigeration system. The variable action devices of this system are the variable speed compressor, the distribution valve between the evaporators and the variable expansion valves. It was built a dual-evaporator prototype system. It was developed three techniques (single variable PI, multi variable LQG and single variable sliding mode to distribution valve) to control the freezer and fresh-food temperatures by the speed compressor and operation fraction of the distribution valve. The results analysis indicates that a switched control strategy to the speed compressor and operation fraction of the distribution valve can drive the system to operate with better energetic efficiency in steady state and to respond faster to load disturbances. Based on these statements, it was developed a methodology to design a switching rule based on multiple Lyapunov functions with guaranteed cost of the output system variables. This switching rule was applied with frequency limitation to the prototype system. In order to avoid a big switching frequency limitation, the applied signals on actuators were defined as the medium of the last six control signals calculated by the switching rule. It was verified that a suitable design of the guaranteed cost of the output system variables allows the system deals better with the switching frequency limitation. The switched control designed ensure the reference tracking by the output system variables and a faster response to load disturbances than the ones obtained by another control techniques, however it did not drive the system to a lower energy consumption. The expansion valves in uence was studied in steady state and in transient response. The obtained results showed that well designed capillary tubes can substitute the expansion valves without considerable system performance penalty.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianóplis, 2013. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:50:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327914.pdf: 10937671 bytes, checksum: 39b61011d8c45ed87675c2ea6c11ee01 (MD5) Previous issue date: 2013 / O arrefecimento de células a combustível é uma preocupação atual da indústria nacional, particularmente no caso de células a combustível do tipo PEM, também conhecida por PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Diversas técnicas de resfriamento são descritas na literatura e consideradas como alternativas de projeto para garantir funcionamento adequado da célula. Em consequência das reações químicas, sua temperatura aumenta a ponto de secar a membrana polimérica, prejudicando o transporte dos íons de hidrogênio e, consequentemente, a geração de eletricidade. Nas unidades portáteis com baixa capacidade, a célula é resfriada pelo próprio ar de alimentação, soprado por ventiladores. São sistemas que geralmente trabalham com baixas densidades de potência e projetados para operar com ar como agente oxidante. Em unidades maiores, de alta densidade de potência, são recomendados sistemas de resfriamento através da circulação de água por canais usinados nas placas de grafite. No presente trabalho são estudados minitubos de calor como alternativa para o arrefecimento de uma unidade de 200 W, disponível no Laboratório de Combustão e Engenharia de Sistemas Térmicos (LabCET), no sentido de garantir operação no intervalo de temperatura requerido, entre 70 e 90 °C. O sistema de controle consiste em um conjunto de trinta minitubos de calor de aço inoxidável, cada um com comprimento de 100 mm, montados em paralelo. O tubo de calor é constituído por um invólucro selado contendo água deionizada como fluido de trabalho, sendo compreendido pelas regiões condensador e evaporador. Cada tubo passa por um processo de conformação que proporciona uma seção transversal triangular. Duas ranhuras axiais provêem o bombeamento capilar necessário para a recirculação do fluido de trabalho. Essa forma de controle representa uma alternativa de baixo custo de fabricação e tecnicamente viável do ponto de vista industrial. Testes foram realizados em tubos de calor individuais com potência aplicada em patamares previamente estabelecidos, entre 2 e 10 W. Um modelo matemático foi utilizado para avaliar o desempenho e principais parâmetros do tubo de calor, incluindo inventário do fluido de trabalho, temperatura de operação e limite capilar. Os resultados mostram que os tubos de calor testados são capazes de dissipar até 10 W, correspondentes à 1,4 W/cm² na seção do evaporador, com a temperatura abaixo de 90 °C, atendendo assim o arrefecimento requerido para a operação da célula.<br> / Cooling fuel cell is a current concern of the national industry, particularly inthe case of PEM fuel cell, also known as PEMFC (Proton Exchange MembraneFuel Cell). Several cooling techniques are described in the literatureand they are considered as design alternatives, to ensure proper functioningof the cell. As a result of chemical reactions, its temperature rises to thepoint of drying the polymer membrane, impairing the transport of hydrogenions and hence the generation of electricity. In low capacity portable unitsthe cell is cooled by the same supply air which is blown by fans. They aresystems that usually work with low power densities and designed to operatewith air as the oxidizing agent. In larger units with high power density,cooling systems by circulating water into channels machined on the graphiteplates are recommended. Mini heat pipes are studied in present work as analternative to cooling a 200 W unit available in the Laboratory of Combustionand Thermal Systems Engineering (LabCET), to ensure operation inthe required temperature range between 70 and 90 C. The control systemconsists of a set of stainless steel mini heat pipes, each one with 100 mmlength, assembled in parallel. The heat pipe consists of a sealed enclosurecontaining deionized water as the working fluid, consisting of the condenserand evaporator sections. Each tube undergoes a mechanical forming processwhich provides a triangular cross section. Two axial grooves provide thenecessary capillary pumping for the working fluid recirculation. This formof control represents a low-cost manufacturing alternative and technicallyfeasible of industrial point of view. Tests were performed in individual heatpipes with power applied at levels previously established between 2 and 10W. A mathematical model was used to evaluate the performance and mainparameters of the heat pipe, including the working fluid inventory, operatingtemperature and capillary limit. The results show that the tested heat pipesare capable of dissipating up to 10 W, corresponding to 1.4 W/cm2 in theevaporator section, with the temperature below 90 C thus meeting thecooling required for the cell operation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-20T03:13:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335057.pdf: 4483010 bytes, checksum: 873438d9747ccfec07eb62894e334cd7 (MD5) Previous issue date: 2015 / Em evaporadores no-frost o acúmulo de geada é inevitável. Por degenerar a capacidade de refrigeração do sistema, degelos periódicos são necessários. Esse processo normalmente ocorre através do acionamento de um resistor elétrico e tem impacto negativo para o sistema, pois aumenta a carga térmica e causa variação da temperatura no refrigerador. Portanto, em um refrigerador é normalmente desejada a ocorrência de degelo somente quando necessário, para manter a eficiência do sistema de refrigeração. Entretanto, o atual controle desse processo permite que degelos desnecessários ocorram, não atuando de forma inteligente. Em vista disso, este trabalho tem por objetivo estudar possibilidades de identificação da quantidade de geada presente nos evaporadores para que o degelo possa ser controlado pela demanda. Para isso, investigaram-se experimentalmente diversas possibilidades. Deu-se enfoque às possibilidades que não exigem inserção e utilização de mais transdutores nos refrigeradores. Para os ensaios, construiu-se bancada própria e um refrigerador de modelo comum foi adaptado permitindo a visualização do processo. Testaram-se soluções baseadas na perda de carga do escoamento de ar sobre o evaporador, na eficiência da troca térmica do evaporador e também na evolução das temperaturas do evaporador e suas consequências, tais como a variação de resistência elétrica do resistor de degelo e a do enrolamento do motor do ventilador. Alguns transdutores capacitivos, indutivos e ópticos também foram avaliados. Os melhores resultados foram obtidos nas soluções baseadas na evolução de temperaturas. Um transdutor de fluxo de calor instalado permitiu analisar a influência da geada. Os resultados mostraram a degradação do coeficiente de transferência de calor devido à presença da geada, porém de maneira insuficiente para indicar a quantidade de geada. A possibilidade baseada na análise da dinâmica de variação das temperaturas frente à perturbação do sistema foi validada. Porém, o conceito encontrou obstáculo para diferenciar quantidades menores de geada depositada. Ao final deste trabalho não foi possível encontrar um método eficiente para o presente problema.<br> / Abstract : In no-frost evaporator, frost accumulation is unavoidable. Since this accretion depletes the cooling capacity of the refrigeration system, defrosts must be periodically carried out. This process is usually made by electrical heaters but it has a negative impact for the system because it increases the thermal load, and also causes temperature variation in the refrigerator. For this reason, in a refrigerator, it is normally desirable to defrost only as necessary to maintain an efficient cooling system. However, the current control of this process allows unnecessary defrosts, and not intelligent actions. Therefore, the present work aims to study possibilities to identify amount of frost accumulated in evaporators, so that process of melting can be controlled by demand. Because of this, some solutions were experimentally investigated. The main focus were the possibilities that do not require insertion and use of more transducers in refrigerators. In order to test, an experimental apparatus was assembled; a common model of refrigerator was adapted allowing the visualization of the process. Solutions based on the pressure loss of the airflow over the evaporator, the heat exchange efficiency of the evaporator; and the evolution of evaporator temperatures and its consequences, such as the variation of the electrical resistance of the heater and the fan motor winding, were tested. Some sensors, based in capacitive, inductive and optical principle, were also evaluated. The best results were obtained in solutions based on the temperature development. A heat flow transducer installed in coil allowed analysis of the frost. The results showed the degradation of heat transfer coefficient due to the presence of frost, but insufficiently to indicate the amount of frost. The option based on the analysis of the dynamics of temperatures variation by a system disturb was validated. However, the concept encountered an obstacle in real operation condition of refrigerator. At the end of this work was not possible to find an efficient method to this problem.

Orientador : Prof. Dr. Christian J. L. Hermes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 02/09/2016 / Inclui referências : f. 101-104 / Resumo: Evaporadores tubo-aleta são utilizados em sistemas de refrigeração nos quais há condições favoráveis para a formação de geada, como temperaturas de evaporação abaixo de 0°C e graus de super-resfriamento acima de 5°C. Em tais condições as características do escoamento e da transferência de calor são diferentes para cada região do evaporador, de forma que a distribuição de aletas e a razão de aspecto afetam o comportamento térmico e hidráulico deste componente. O presente estudo busca a otimização da geometria de um evaporador tubo-aleta com base na termodinâmica, levando em consideração os processos de formação de geada, de degelo e um modelo de gabinete refrigerado operando de forma cíclica. Para tal, um modelo totalmente algébrico foi desenvolvido para simular o comportamento termo- hidráulico de evaporadores tubo-aleta operando em condições favoráveis à formação de geada em um gabinete refrigerado sujeito ao processo de degelo. O modelo de formação de geada foi calibrado e validado contra dados experimentais obtidos na literatura. A taxa de geração de entropia e o consumo energético foram adotadas como funções objetivo de minimização no processo de determinação de configurações geométricas ótimas para o evaporador. Concluiu-se que a definição de restrições de projeto representa um fator crítico para a definição de geometrias ótimas, sendo predominantemente robustas as geometrias que provocam condições de maior eficiência. Palavras-chave: análise termodinâmica, evaporador tubo-aleta, formação de geada e degelo, termodinâmica irreversível / Abstract: Tube-fin evaporators are used in refrigeration systems which frost formation conditions are likely, such as evaporation temperatures below 0°C and super cooling degrees above 5°C. In such conditions, the airflow and heat transfer behaviors are different for each region of the evaporator in such a fashion that the fin distribution and the aspect ratio change the thermal-hydraulic behavior for this component. This study search for an optimization path of a tube-fin evaporator's geometry based on thermodynamics, taking in consideration the process of frost formation, defrost and a refrigeration cabinet model with cycling operation. For this, a fully algebraic model was developed to simulate the thermal-hydraulic behavior of tube-fin evaporators operating under frost formation conditions in a refrigerated cabinet subjected to defrosting process. The frost formation model was calibrated and validated against experimental data obtained in the literature. The entropy generation rate and the energy consumption were adopted as the minimization function in the process of finding optimal geometrical configurations for the evaporator. The conclusion is that the definition of project's constraints represents a key factor for the definition of optimal geometries; the ones with higher efficiency are mainly robust (low aspect ratio). Keywords: thermodynamics analysis, tube-fin evaporators, frost formation and defrost, irreversible thermodynamics

Orientador: Carlos A. Gasparetto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-21T14:20:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amstalden_LeonardoCesar_D.pdf: 55964434 bytes, checksum: d31734be6f33fc99dde9e00791f5bc0d (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Nesta pesquisa foi estudado o processo de incrustação de hesperidina nas superfícies dos tubos de evaporadores do tipo TASTE utilizados na produção de suco de laranja concentrado. Foi empregado um modelo baseado no princípio de que a incrustação é controlada por transferência de massa, calor e quantidade de movimento, e que é dependente de efeitos interfaciais. A partir desse modelo foi utilizado um algoritmo que simula o processo de incrustação. Determinaram-se experimentalmente as seguintes propriedades físico-químicos do suco de laranja e de hesperidina: reologia do suco; solubilidade, densidade e difusividade da hesperidina. Para a descrição reológica utilizaram-se os modelos de Ostwald-de Waelle, Casson e Mizrahi-Berk. Os resultados mostraram que, dentro da faixa de interesse prático da concentração de sólidos solúveis e de temperatura, os parâmetros desses modelos puderam ser descritos por equações do tipo Arrhenius e de regressão polinomial. A concentração de hesperidina em amostras de suco extraído no laboratório variou entre 71,7 e 87,6 mg/100 ml; nas amostras de suco industrial essa concentração variou entre 87,4 e 100,1 mg/100 ml. A concentração de saturação variou entre 111,9 mg/100 ml a pH 3,0 até 118,0 mg/100 ml a pH 3,5. Foi observado que a solubilidade da hesperidina no suco depende fortemente dos óleos essenciais, porém como eles são evaporados logo no início da concentração do suco, a solubilidade do flavonóide fica muito reduzida, favorecendo o processo de incrustação. A simulação do processo mostrou que a maior parte da hesperidina tende a incrustar no segundo e terceiro estágios do evaporador, onde as condições locais favorecem o processo de difusão. / Abstract: The fouling fonnation on heat transfer surfaces of "TASTE" evaporators, used for the production of concentrated orange juice, was studied in this research. The fouling model employed assumes that the process is controlled by mass, heat and momentum transfer phenomena, and also that it is dependent on interfacial effects. An algorithm, which simulates the fouling process, was utilized. The following physical¬chemical properties of orange juice and hesperidin were experimentally determined:juice rheology; hesperidin solubility, density and difusivity. The juice rheology was described through the models of Ostwald-de Waelle, Casson and Mizrahi-Berk. The results showed that, within the appropriate range of soluble solids concentration and temperature, the parameters of these models can be described by Arrhenius type and polynomial regression equations. The hesperidin concentration of juice samples prepared in the laboratory varied between 71,7 e 87,6 mg/100ml. For industrial juice samples this concentration varied between 87,4 e 100,1 mg/100ml. The hesperidin concentration that caused juice saturation with the flavonoid varied from 111,9 mg/100ml at pH 3,0 to 118,0 mg/100ml at pH 3,5. Experimental data showed a strong dependence of hesperidin solubility in juice form essential oils, but as they evaporate at the beginning of the concentration process, the flavonoid solubility becomes sharply reduced, favouring the fouling formation. Process simulation showed that most part of the hesperidin contents in the juice tend to deposit in the second and third stages of the evaporator, where local conditions favour the difusion process. / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T06:40:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T00:30:25Z : No. of bitstreams: 1 138087.pdf: 18052903 bytes, checksum: c187bda50f291f6a6aa77207c03dcc28 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:44:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273146.pdf: 10177382 bytes, checksum: f3b6e0684c26348a9d7d2bcb9a9545f3 (MD5) / O presente trabalho apresenta uma metodologia para o projeto de cassetes de refrigeração onde os componentes do cassete (e.g., condensador, evaporador, compressor) são selecionados através de um algoritmo de otimização baseado na simulação numérica do sistema de refrigeração. Para tanto, modelos matemáticos foram desenvolvidos para cada um dos componentes do cassete, especialmente para os trocadores de calor (evaporador e condensador), uma vez que estes afetam tanto o desempenho quanto o custo do produto. Um modelo tri-dimensional inédito foi então proposto para simular o comportamento termohidráulico de trocadores de calor tubo-aleta com base nos princípios fundamentais da conservação da massa, energia e da quantidade de movimento aplicados tanto ao domínio do ar como do fluido refrigerante. Os resultados das simulações foram validados contra dados experimentais obtidos testando-se diferentes trocadores de calor em um túnel de vento especialmente projetado para esta finalidade. Os sub-modelos do evaporador e do condensador foram então acoplados aos sub-modelos desenvolvidos para o compressor e o dispositivo de expansão com a finalidade de simular o comportamento global do sistema de refrigeração. Os resultados das simulações foram validados contra dados experimentais obtidos testando-se diferentes cassetes de refrigeração em um calorímetro desenvolvido especialmente para esta aplicação, quando se verificou que as previsões do modelo para as pressões de evaporação e condensação, potencia consumida, capacidade de refrigeração e coeficiente de performance apresentaram uma boa concordância com os dados experimentais, com erros na faixa de ±10%. Apos o exercício de validação, o modelo foi empregado para otimizar tanto as geometrias do condensador e do evaporador quanto para selecionar o compressor com base em diferentes critérios de avaliação de desempenho que levam em conta tanto o COP do sistema como o custo do produto. Dois novos cassetes foram então projetados, construídos e testados com base nos resultados da otimização, apresentando uma relação COP / custo ate duas vezes superior ao produto original. Como resultado, propôs-se uma metodologia computacional de projeto e otimização que pode ser empregada a quaisquer sistemas de refrigeração que façam uso de trocadores de calor compactos do tipo tubo-aleta.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-03-04T18:03:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 307726.pdf: 4342097 bytes, checksum: 4f456cdabcf7b81e96a45595a74fb5a9 (MD5) / Os programas governamentais de eficiência energética têm se tornado cada vez mais exigentes quanto à utilização racional e eficiente das fontes de energia, com ações que forçam os fabricantes a desenvolverem produtos de alto desempenho e estimulam os consumidores a adquiri-los. No segmento de refrigeração comercial, responsável por uma significativa parcela do consumo energético nacional, os equipamentos trabalham geralmente com temperaturas de evaporação próximas a -10°C, o que favorece o acúmulo de geada sobre a superfície do evaporador. Dependendo da espessura da camada de geada, observa-se uma drástica redução na taxa de transferência de calor, devida aos efeitos combinados da baixa condutividade térmica da geada e do aumento da perda de carga no lado do ar. Esse último causa um impacto marcante sobre a vazão de ar em circulação. No entanto, a maioria dos trabalhos disponíveis na literatura despreza tal efeito, independentemente da redução da área de passagem do escoamento de ar. Dessa forma, o presente trabalho se propõe a investigar o impacto da formação de geada sobre a capacidade de refrigeração de sistemas comerciais, considerando o acoplamento hidrodinâmico do par evaporador-ventilador. Um aparato experimental capaz de controlar as principais variáveis envolvidas no fenômeno foi construído para obtenção de uma base de dados experimental. Adicionalmente, empregando os princípios de conservação da massa, energia e quantidade de movimento, desenvolveu-se um modelo matemático para simular o crescimento da camada de geada sobre a superfície do evaporador considerando o acoplamento existente entre o ventilador e o evaporador. A base de dados foi empregada para obtenção de uma correlação inédita para a densidade da geada. Os resultados numéricos apresentaram boa concordância com a base de dados, permanecendo dentro da faixa de incerteza das medições. Verifica-se que a elevação do grau de super-resfriamento provoca o aumento da taxa de transferência de massa e a redução da densidade da geada, resultando em uma camada de geada mais espessa. Foram observadas reduções de até 40% na taxa de transferência de calor devido à formação de geada. Adicionalmente, verificou-se que o ventilador e o evaporador devem ser projetados de forma acoplada a fim de manter a capacidade de refrigeração durante um maior período de tempo. / This study presents a numerical and experimental analysis of the thermal-hydraulic performance of tube-fin evaporators for light commercial refrigeration systems under frosting conditions. Since such a kind of appliance is generally designed with air curtains or subjected to frequent door opening, a certain amount of the ambient air infiltrates into the refrigerated space. This promotes the growth of a frost layer on the evaporator surface, which may completely block the gap between the fins if a proper defrost operation does not take place. The frost layer reduces the system cooling capacity by adding an extra thermal resistance to the evaporator tubes and also by reducing the fan-supplied air flow rate. In this study, a closed-loop wind tunnel was used to measure the thermal performance of tube-fin evaporators with different geometries. The air temperature and humidity at the inlet of the evaporator were controlled by the wind tunnel system, while a secondary refrigeration loop was used to set the evaporator surface temperature. The air flow rate was controlled by a variable-speed fan which emulates the real fan behavior. Moreover, frost thickness measurements were also carried out by using a digital camera equipped with zoom lens. The numerical results were compared with the experimental accumulated mass of frost, air pressure drop, air flow rate and cooling capacity, with all the predictions falling within the experimental band of uncertainties. Based on this comparison, a new correlation for the frost density was developed to be specifically applied to light commercial refrigeration products. The results show evaporator cooling capacity reductions up to 40% due to frost formation process. It was observed that the effect of the reduction of the air flow rate on the evaporator cooling capacity surpasses that of the extra thermal insulation of the frost layer. Furthermore, it was observed that, after a reasonable amount of frost has been grown, the louvered-fin evaporator showed a 10% lower cooling capacity when compared to the wavy-fin evaporator with the same fin pitch. These results indicate that under frosting conditions the pair fan-evaporator must be designed as a coupled system, in order to maintain the original refrigeration capacity for longer periods, increasing the time between successive defrosting processes and, therefore, improving the thermal performance of the entire system.