Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:23:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260272.pdf: 3191393 bytes, checksum: 29bf709451b50a2a0c5b3e2460cdf5fa (MD5) / O presente trabalho apresenta uma análise teórica e experimental de trocadores de calor tubo-aleta aplicados a refrigeração doméstica. O desempenho de um conceito alternativo de evaporador, o chamado Evaporador de Fluxo Acelerado (EFA), foi investigado sistematicamente. Neste evaporador, a área de seção transversal do lado do ar diminui com a distância da região de entrada, causando a aceleração do escoamento e promovendo um aumento no coeficiente de transferência de calor do lado ar. Um estudo de otimização também foi realizado com o objetivo de obter uma configuração otimizada para o EFA aplicado a um refrigerador doméstico. Uma bancada experimental foi construída para avaliar a perda de carga e a transferência de calor em 15 protótipos de evaporadores, em função da vazão, da razão da seção transversal entre a entrada e a saída, do número de aletas e do comprimento do trocador. O aparato experimental é constituído de um túnel de vento e de um circuito de água para circulação interna dentro dos tubos. Um modelo de evaporador que simula o comportamento termo-hidráulico do lado ar também foi desenvolvido. Este modelo divide o evaporador em regiões (volumes de controle) e em geometrias elementares (tubos e aletas), para fazer uso das informações de geometrias mais simples disponíveis na literatura e, assim, modelar os fenômenos que ocorrem neste componente. Um modelo simplificado de um refrigerador doméstico (duas portas, #frostfree#) também foi elaborado para avaliar o impacto global da utilização de um determinado evaporador no sistema de refrigeração. Os resultados numéricos dos modelos do evaporador e do sistema de refrigeração foram validados através da comparação com dados experimentais, verificando-se uma razoável concordância de ±15%. Através dos estudos de otimização verificou-se que o conceito do EFA apresenta um grande potencial para a aplicação em refrigeradores domésticos, já que todas as configurações dos evaporadores obtidos pela otimização apresentaram alguma aceleração. Com a utilização de um EFA, foi possível constatar reduções de massa do evaporador de até 40%, com uma redução no COP do sistema de apenas 1%. A theoretical and experimental analysis of tube-fin evaporators utilized in household top-mount #no-frost# refrigerators is carried out in the present dissertation. The performance of an alternative evaporator concept, the so-called Accelerated Flow Evaporator (AFE) is systematically investigated. In this evaporator, the air-side cross sectional area decreases with the distance from the air flow inlet causing the air flow to accelerate and promote an enhancement of the air-side heat transfer coefficient. This heat transfer enhancement allows a reduction of the heat exchanger volume and hence its material cost. An optimization analysis is also carried out to identify an optimized configuration of the AFE utilized in household refrigerators. An experimental apparatus was constructed to measure the air-side pressure drop and the heat transfer in 15 evaporators prototypes as a function of the air flow rate, the ratio of the outlet and inlet cross-section area and the number of fins. The test facility consists of an open wind tunnel connected to a water loop. A mathematical model which simulates the air-side thermal-hydraulic behavior of the evaporator was also developed. The modeling approach consists of dividing the evaporator into n control volumes in the direction of the air flow. The tube pitches, fin density and inlet and outlet cross-sectional areas can be set independently for each control volume. A mathematical model for the refrigeration system was also developed to take into account the overall impact on the system performance due to a change in the configuration of the evaporator. The agreement between the models and the experimental results is within ±15%. The optimization results have shown that the AFE concept presents a significant potential for household refrigeration applications, since all configurations obtained from the optimization runs contained evaporators with some acceleration. When the AFE concept was employed, the mass of the evaporator could be reduced by as much as 40%, with an associated COP reduction of only 1%.

Este trabalho tem como objetivo principal determinar a troca de calor em uma torre de resfriamento de grande porte, do tipo seca. A força motriz deste sistema é o empuxo resultante da diferença de temperatura entre o ar interior e exterior da torre. A partir de uma certa velocidade o vento externo também desempenha um papel importante. A convecção natural ocorre em regime turbulento, devido às grandes dimensões. A modelagem numérica é feita pelo Método dos Volumes Finitos com malhas criadas sobre Elementos Finitos, através dos softwares comerciais Fluent e CFX. Os resultados são obtidos para diferentes potências dissipadas no trocador de calor. A partir dos resultados são realizados estudos sobre a viabilidade de mudanças na geometria da torre, a fim de se obter melhorias no escoamento, bem como uma troca de calor mais eficiente. Faz-se ainda uma regressão a fim de obter correlações entre a potência dissipada no trocador de calor e a vazão mássica de ar necessária para a troca. Estas correlaçõoes são de utilidade, para aplicações posteriores, na implantação de um simulador para o processo de troca de calor nesta torre. O trocador de calor também é enfocado a fim de se determinar o coeficiente global de troca térmica, a fim de disponibilizá-lo para aplicação em outros trabalhos

Esta dissertação tem por objetivo propor melhorias no desempenho térmico de condensadores evaporativos a partir do estudo de dois modelos desenvolvidos para representar a transferência de calor e a efetividade deste tipo de equipamento, chamados de Ajuste Global e Psicrométrico. São elaborados dois aplicativos computacionais para a simulação dos modelos. Dados experimentais obtidos em uma bancada de testes são usados para o ajuste dos modelos. São apresentados gráficos comparativos do erro relativo de cada modelagem com relação ao experimental. É verificado que os dois modelos apresentam boa exatidão e podem ser utilizados para representar o equipamento. A técnica de análise de incertezas é aplicada no intuito de verificar a influência das diferentes grandezas no cálculo da taxa de transferência de calor do condensador. A temperatura de condensação do fluido refrigerante, juntamente com as vazões de amônia e do ar são os principais parâmetros que apresentam uma maior incerteza, necessitando mais cuidado em sua aquisição. Uma tabela de correção de capacidades é elaborada a partir do modelo Psicrométrico para prever o comportamento do condensador operando em faixas de condições de temperatura de condensação e temperatura de bulbo úmido do ar, diferentes das condições nominais. São propostas modificações na atual estrutura física do condensador evaporativo a fim de melhorar seu desempenho térmico, baseadas no estudo dos modelos e também dos diferentes ensaios realizados na bancada de testes. / The present work aims to propose improvements in the thermal performance of evaporative condensers from the study of two mathematical models developed to represent its heat transfer and effectiveness, called here Global adjustment and Psychometric model. It was elaborated two programs using EES to simulate both models. Experimental data was collected for the adjustment of both approaches. It was presented several graphs comparing the error of each model to the experimental. It was verified that both models presented good accuracy and they may be used to represent the equipment. Uncertainty analysis was realized to verify which variable affects mostly the heat transfer rejected by the evaporative condenser. The ammonia temperature of condensation, the air and ammonia mass flows are the variables presenting dominant influence on the uncertainty being necessary good care in the measurement of those values. A correction table was elaborated using Psychometric model to predict heat transfer in the EC operating in different ammonia temperature of condensation and air wet bulb temperature, different from the nominal ones. Concluding the study, some modifications are proposed in the current structure of the evaporative condenser aiming to improve its performance, based on both models and also the tests realized.

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.

GALVÃO, M. F. P. S. Avaliação das salas de vacina das unidades de atenção primária à saúde de Fortaleza/Ceará. 2016. 140 f. Dissertação (Mestrado em Enfermagem) - Faculdade de Farmácia, Odontologia e Enfermagem, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Erika Fernandes (erikaleitefernandes@gmail.com) on 2016-12-20T14:34:40Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_mfpsgalvao.pdf: 1674589 bytes, checksum: 22a94ee66d8e355ceada6820a8810004 (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Fernandes (erikaleitefernandes@gmail.com) on 2016-12-20T14:34:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_mfpsgalvao.pdf: 1674589 bytes, checksum: 22a94ee66d8e355ceada6820a8810004 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-20T14:34:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_mfpsgalvao.pdf: 1674589 bytes, checksum: 22a94ee66d8e355ceada6820a8810004 (MD5) Previous issue date: 2016-04-28 / Health promotion has highlighted the importance of immunization for the population and shown how health evaluations can be used to improve public health services. Considering the contribution of vaccination to the improvement of health and well-being, the purpose of this evaluative study was to evaluate the structure and work processes of vaccination rooms at primary health care facilities in Fortaleza (a Northeast Brazilian state capital) with regard to general/technical aspects and cold chain. The sample consisted of 89 vaccination rooms located in the cityʼs six subprefectures (SP I-VI). Data were collected using a vaccination room supervision checklist developed by the Ministry of Health, and through interviews with vaccinators. The study protocol was approved by the research ethics committee of the Federal University of Ceará (filed under #954.086). Most vaccinators (76.4%) were nursing technicians. Most rooms (51%) had only one vaccinator on duty. Many vaccinators (31.5%) had never received formal training. With regard to structure, in 69.7% of the rooms the component ‛general/technical aspectsʼ was classified as good, while 23.6% required maintenance (mainly due to infiltrations in the walls and ceiling). Several rooms (22.5%) had no table for vaccine preparation. Half (49.4%) were cleaned less frequently than prescribed, and 43.8% contained decorative objects. Monthly supplies of vaccines and syringes/needles were insufficient in 41.6% and 52%, respectively. With regard to work processes, in 76.4% of the rooms the component ‛general/technical aspectsʼ was classified as fair. Vaccination was not postponed when contraindicated (66.3%), and no investigation of adverse effects was conducted (72%). Although 76.4% of the vaccinators used correct vaccination techniques, 40.4% did not wash their hands properly. With regard to structure, the component ‛cold chainʼ was classified as good in 45.0%, but preventive/corrective maintenance was inadequate and cold boxes lacked thermometers (64.2%). With regard to work processes, the component ‛cold chainʼ was classified as fair in 59.6%, with inadequate temperature (48.8%) and cleaning (71.9%) of refrigerators. In 84.3%, cold box temperature was not monitored and in 69.7% the ice packs were inadequately conditioned. When analyzed according to subprefecture, SP VI had the most vaccination rooms classified as ideal or good in terms of ‛general/technical aspectsʼ (both structure and work processes), while SP II (structure) and SP III (work processes) had the best cold chain. SP I (structure) and SP V (work processes) had the most vaccination rooms classified as fair or poor with regard to ‛general/technical aspectsʼ, while SP III (structure) and SR IV (work processes) had the worst cold chain. Our study identified problems of structure and work processes (especially the latter) in primary care vaccination rooms in Fortaleza in need of urgent correction. / O estudo teve como objetivo avaliar as salas de vacina das Unidades de Atenção Primária à Saúde quanto aos aspectos gerais, procedimentos técnicos e rede de frio. Tratou-se de uma pesquisa avaliativa, onde os aspectos Estrutura e Processo foram avaliados em 89 salas de vacina pertencentes às seis Secretarias Regionais do município de Fortaleza/CE, no período de março a maio de 2015. Utilizou-se o instrumento de Supervisão da Salas de Vacina do Ministério da Saúde para a coleta de dados através de observação do serviço e entrevista ao profissional atuante. Foi obtida uma classificação da qualidade do serviço conforme escores estabelecidos pelo PAISSV em ideal (90 a 100%), boa ((70 a 89%), regular (40 a 69%) e ruim (inferior a 40%). A pesquisa foi aprovada pelo comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Federal do Ceará, parecer nº 954.086. Na análise observou-se os Técnicos de Enfermagem como maioria dos executores das atividades de vacinação (76,4%); a maioria das salas funciona com um profissional (51%) e 31,5% nunca participou de nenhuma capacitação em vacinação. A avaliação da Estrutura referente aos Aspectos Gerais e Procedimentos Técnicos, apresentou classificação BOA (69,7) porém, verificou-se ausência de bancada para o preparo das vacinas em 22,5% das salas, descumprimento na frequência da limpeza (49,4%), objetos de decoração (43,8%) e quantidade insuficiente de vacinas (41,6%), seringas/agulhas (52%) para uso mensal. No que se refere ao Processo dos componentes Aspectos Gerais/Procedimentos Técnicos, classificado como REGULAR (76,4%), verificou-se falhas na investigação de eventos adversos (72%). Os profissionais utilizavam técnica correta para administração das vacinas (76,4%), porém, a lavagem das mãos estava inadequada em 40,4%. Na Estrutura da Rede de Frio, classificada como BOA (45,0%), verificou-se a falta de serviço de manutenção preventiva/corretiva e ausência de termômetro nas caixas térmicas (64,2%). O Processo da Rede de Frio classificado como REGULAR (59,6%), apontou procedimento de limpeza dos refrigeradores inadequado (71,9%), temperaturas inadequadas em 48,8% dos termômetros dos refrigeradores e ambientação das bobinas de gelo inadequada (69,7%). Na classificação por Secretaria Regional, no que se refere aos Aspectos Gerais/Procedimentos Técnicos, a SR VI destacou-se com melhores resultados na classificação ideal e boa (Estrutura e Processo) Enquanto na Rede de Frio, apresentaram melhores resultados a SR II (Estrutura) e a SR III (Processo). Quanto a classificação regular e ruim, nos componentes Aspectos Gerais/Procedimentos Técnicos, apresentou pior classificação a SR I (Estrutura) e a SR V (Processo) e quanto a Rede de Frio, a SR III (Estrutura) e a SR IV (Processo). Os resultados deste estudo indicam a necessidade de correção das falhas encontradas na estrutura e no processo das salas de vacina das UAPS de Fortaleza/CE em relação aos componentes avaliados, com atenção especial aos itens relacionados ao processo, que demonstraram maiores deficiências.

ARAGÃO, T. S. X. Aperfeiçoamento experimental de um tubo de vórtice para acionamento por sistema solar fotovoltaico. 2017. 78 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-04-18T18:12:06Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_tsxaragão.pdf: 3552690 bytes, checksum: de45f289f1b67ec2bd4155d2fadd7cb5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-16T17:08:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_tsxaragão.pdf: 3552690 bytes, checksum: de45f289f1b67ec2bd4155d2fadd7cb5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T17:08:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_tsxaragão.pdf: 3552690 bytes, checksum: de45f289f1b67ec2bd4155d2fadd7cb5 (MD5) Previous issue date: 2017 / The current work intends to focus in studying vortex tube with several configurations. Through it, one determines which parameters have to be studied in order to obtain the best thermodynamical performance. The main studied variations were the pressure - in a range from 1 to 6 bar - and the cold mass fraction, around 40%, as well as the number of inlets on the vortex chamber, 4 or 6. The best cold mass fraction were between 40 ans 50%. The performed analysis used a vortex device manufactured, which was working with a 7,5 hp compressor. Other instruments were used to obtain experimental data, like a device to measure the air flow, and several termocouples, which were monitoring the temperatures in the system. The experiments show a satisfactory coefficient of performance, which rates as high as 12%. The best configuration was a vortex pipe working at 6 bar and a 4 inlets vortex chamber. The exergy efficiency was studied and determined as well, with values of 2% in the best points. Those values presented only a little variation once the pressure was changed. With this analysis, this work performed the design and choice of solar panels, capable of feed the system. A paralel configuration of solar panes was defined, with 8 units working together. / O presente trabalho tem como foco o estudo de tubos de vórtice com variadas configurações. No decorrer dele, determinaram-se quais parâmetros devem ser estudados para que se obtenha o melhor desempenho termodinâmico. As principais variações estudadas foram a pressão - de 1 a 6 bar - e a fração de massa fria, girando em torno de 40%, assim como o número de entradas da câmara de geração de vórtice, com 4 ou 6. As frações de massa fria se apresentaram mais eficientes entre os valores de 40 e 50%. A análise realizada usou um aparelho de vórtice de fabricação própria que possibilitava um trabalho conjunto com um compressor de 7,5hp. Outros instrumentos também foram utilizados para a obtenção dos dados experimentais, como filtros de ar e de impurezas, um rotâmetro de grande capacidade para aferição do fluxo de ar e uma série de termopares que se encarregaram de monitorar as temperaturas apresentadas pelo sistema. Os experimentos revelaram que um coeficiente de performance satisfatório, com índices de até 12%, foi alcançado. A melhor configuração apresentada foi com o tubo de vórtice trabalhando a uma pressão de 6 bar, com uma câmara de geração de vórtice possuindo 4 entradas. A eficiência em termos de exergia também foi estudada e aferida, apresentando valores de 2% para os pontos mais eficientes. Os valores desta eficiência apresentaram pouca variação em relação à variação de pressão. Juntamente com essa análise, o trabalho também realizou o dimensionamento e escolha de painéis solares capazes de alimentar o sistema. Foram selecionados painéis que atuam em paralelo, com 8 unidades atuando conjuntamente.

AMARAL, D. L. Melhoria na eficiência energética de um refrigerador termoelétrico: controle preditivo baseado em modelo aplicado à regulação da temperatura do reservatório de água gelada. 2013. 66 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-09-16T13:27:14Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_dlamaral.pdf: 4285716 bytes, checksum: 0b51273c3ef3540e6257981787f554f8 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-09-16T17:15:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_dlamaral.pdf: 4285716 bytes, checksum: 0b51273c3ef3540e6257981787f554f8 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-16T17:15:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_dlamaral.pdf: 4285716 bytes, checksum: 0b51273c3ef3540e6257981787f554f8 (MD5) Previous issue date: 2013-07-31 / The rational use of resources is a recurring theme in sustainable development discussions and has stimulated the development of more efficient electrical power consumption appliances. Regulators and Certifiers agencies set standards for the functionality requirements and for the electric power consumption classification of devices in order to formalize the relationship between performance and maintenance of these resources indefinitely. Thus a model based predictive controller was applied to a thermoelectric cooler to attain the international standard ANSI18 specifications for water cooler dispensers and to meet ENERGY STAR$ iny^{ extregistered}$ energy efficiency requirements. A phenomenological linear model was obtained and the respective parameters were identified by using least squares algorithm; experiments were performed to identify the parameters of the discrete transfer functions; a model criterion selection based on simulation capabilities and residue characteristics was developed; a model based predictive controller was designed and applied using one of the models identified; the controller performance was analyzed attending to the ANSI18 standard and according to energy performance certificates; a comparative study between the bistable control and the proposed strategy was made for performance analysis. Simulation and experimental tests have shown compromise between the simulation capability and residue characteristic criterion. The closed loop system behavior allowed energy saving in standby temperature regulating compared to thermostat control mode. The new control strategy achieved ENERGY STAR energy-efficiency criteria certification requirements infeasible for traditional regulation. / O uso racional de recursos é pauta recorrente nas discussões acerca do desenvolvimento sustentável e tem estimulado o projeto de equipamentos mais eficientes quanto ao consumo de energia elétrica. Agentes regulamentadores e certificadores estabelecem regras para o funcionamento e para a classificação de eletrodomésticos quanto ao consumo de energia elétrica a fim de formalizar a relação entre o desempenho dos mesmos e a manutenção indefinida dos recursos. Nesse contexto, lança-se mão do projeto de um controlador preditivo baseado em modelo aplicado à regulação da temperatura do reservatório de água gelada de um refrigerador termoelétrico obedecendo as especificações da norma internacional ANSI18 que determina condições funcionais para bebedouros com refrigeração mecânica incorporada, concomitantemente buscando atender aos requisitos para a certificação ENERGY STAR quanto ao critério de eficiência energética. Para tanto foram realizadas as etapas de i) Modelagem e Identificação do Processo: foi desenvolvido um modelo em termos de função de transferência do sistema de refrigeração termoelétrico de fluidos através de modelagem fenomenológica; foram realizados experimentos para a identificação de parâmetros de modelos discretos pelo método caixa branca; foi desenvolvido critério de seleção de modelo baseado na capacidade de simulação e características do resíduo de simulação; ii) Estudo do Controlador Preditivo Baseado em Modelo: foi projetado e implementado na planta um controlador preditivo baseado em um dos modelos parametrizados para regulação da temperatura do reservatório interno; foi analisado o desempenho do controlador segundo a norma regulamentadora; iii) Estudo da Eficiência do Controlador: foi analisado o desempenho do controlador quanto a capacidade do protótipo em atender aos requisitos que o qualificam à obtenção de certificado segundo critério de eficiência energética para regulação da temperatura interna do reservatório e, por fim, realizado um estudo comparativo entre a estratégia de controle biestável aplicada atualmente ao processo e a estratégia proposta.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:16:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332285.pdf: 2975976 bytes, checksum: 50cc646cd591c6320c990274eb0ae78a (MD5) Previous issue date: 2014 / Fabricantes de compressores para refrigeração realizam em larga escala ensaios de seus produtos com o intuito de prover dados para o desenvolvimento e controle de qualidade dos mesmos. O procedimento experimental de avaliação de desempenho energético visa determinar: capacidade de refrigeração, potência elétrica ativa consumida, eficiência isentrópica e coeficiente de desempenho do compressor. Tais características devem ser obtidas em condições de ensaio padronizadas e em bancadas que mantenham as diferentes grandezas dentro de limites de variação aceitáveis. A grandeza de maior interesse nesses ensaios é a vazão mássica. Novos compressores com capacidade de refrigeração variável estão sendo lançados no mercado e, a medição de vazões mássicas menores que 1 kg/h com as tradicionais bancadas de ensaios apresentam incertezas de medição incompatíveis com os atuais requisitos. Essa característica faz com que as bancadas de avaliação de desempenho tenham que ser revistas quanto à medição e controle de grandezas de interesse. O trabalho apresenta o desenvolvimento de uma bancada de ensaio para atender tal tendência. O estudo busca ainda a comparação de estratégias para a medição da vazão mássica por meio de transmissores do tipo Coriolis e do tipo turbina em um circuito que não provoque a mudança de fase do fluido refrigerante. A comparação evidenciou as características particulares de cada estratégia, salientando limitações e pontos fortes.<br> / Abstract: Refrigeration compressors manufacturers perform many tests on their products in order to provide data for quality control and research and development activities. The experimental procedures of energetic performance evaluation aim the measurement of four quantities: refrigeration capacity, active power consumption, isentropic efficiency and the coefficient of performance of the compressor. These characteristics are obtained by means of standardized conditions in test rigs that are automated for keeping a set of quantities in acceptable limits of variation. The most important quantity to be measured in these tests is the mass flow rate. New variable capacity compressors are being released in the market and the measurement of mass flow rates of less than 1 kg/h have been a potential demand. For these conditions the traditional test rigs have shown measurement uncertainties that are inconsistent with respect to actual requirements. This characteristic makes mandatory the revision of performance test rigs on what concerns the measurement and control of the different quantities. This dissertation presents the development of a new test rig that takes these characteristics into account. It also aims to compare two strategies for the measurement of the mass flow rate: Coriolis-based and turbine transmitters. The comparison was run in a circuit that does not cause phase changes on the refrigerant fluid and showed particular characteristics of each strategy, emphasizing the weaknesses and strengths points.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:17:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331134.pdf: 2819519 bytes, checksum: a1f63bce26adf52e8599e320d5cdc714 (MD5) Previous issue date: 2014 / O projeto adequado do sistema de sucção é de fundamental importância no desempenho de compressores de refrigeração doméstica, tanto sob o aspecto termodinâmico como em relação à confiabilidade. O presente trabalho apresenta um procedimento de otimização para o sistema de sucção, adotando o algoritmo genético NSGA-II. As eficiências isentrópica e volumétrica são utilizadas como funções objetivo, enquanto a falha estrutural por fadiga de flexão é empregada como restrição para atender a confiabilidade da válvula. Um modelo de simulação do ciclo de compressão foi acoplado ao procedimento de otimização, com o efeito da geometria do sistema de sucção sobre escoamento na válvula sendo caracterizado através de correlações de áreas efetivas de escoamento e de força e a dinâmica da válvula sendo resolvida com o método dos elementos finitos. O procedimento de otimização proposto foi aplicado a um compressor alternativo de refrigeração doméstica, gerando soluções ótimas para a geometria do sistema de sucção, mais eficientes do que o sistema adotado no compressor de referência.<br> / Abstract: The design of the suction system of compressors adopted in household refrigeration is of fundamental importance for efficiency and reliability. This dissertation reports a procedure developed to optimize the suction system of a reciprocating compressor, by using the genetic algorithm NSGA-II. The isentropic and volumetric efficiencies are used as objective functions, while the bending fatigue failure is used as a constraint to meet valve reliability. A simulation model of the compression cycle was coupled to the optimization procedure, in which the effect of suction valve system on the flow was characterized by correlations for effective flow and force areas. The dynamics of the valve was predicted numerically by employing the finite element method. The proposed optimization procedure was applied to a reciprocating compressor of domestic refrigeration, providing optimal solutions to the geometry of the suction system that are more efficient than the original system adopted in the reference compressor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:20:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330571.pdf: 58731240 bytes, checksum: e0324eb45639c12be0872f20af528faf (MD5) Previous issue date: 2014 / Compressores que não utilizam óleo lubrificante possibilitam diferentes arranjos dos componentes em sistemas de refrigeração. Uma vez que o retorno do óleo ao cárter do compressor deixa de ser um requisito de projeto, há mais liberdade para se posicionar os trocadores de calor relativamente ao compressor. Contudo, nem todas as configurações de sistema são possíveis, já que o retorno de refrigerante líquido(condensado) do condensador para o compressor ainda deve ser evitado.As transições que delimitam as condições na qual o escoamento bifásico ocorre em paralelo ou contracorrente são estudadas dentro do tópico denominado limitação de escoamento em contracorrente. Este fenômeno é estudado desde 1960, visando prever o ponto no qual se inicia o arrasto de líquido, ponto referenciado em inglês como onset of flooding. Grande parte dos estudos foram realizados para par de fluidos ar-água sem presença de condensação, apenas em estudos mais atuais se começou a estudar fluidos refrigerantes com condensação. Apesar de todo trabalho experimental envolvendo este fenômeno, os mecanismos que levam ao início de arrasto não são totalmente conhecidos hoje em dia, de modo que testes experimentais ainda são a principal fonte para previsão de sua ocorrência. Assim é difícil extrapolar linhas de transição para fluidos ou condições de operação diferentes. Para evitar o retorno de condensado deve-se garantir que a condição de operação na descarga do compressor esteja acima da transição de reversão de escoamento, dada quando um filme ascendente para e inicia o escoamento em contracorrente. Historicamente as motivações de estudo da limitação de escoamento em contracorrente estiveram ligados ao início de arrasto de filme, sendo esta a transição mais estudada que a reversão de escoamento. A relevância do presente trabalho está em estudar a transição de reversão de escoamento para R-134a em condensação para tubo de diâmetro 5mm e inclinações 90°, 60° e 30°. Uma bancada experimental foi projetada e montada para permitir a medição e visualização em alta velocidade do ponto de reversão de escoamento. O super aquecimento, pressão de condensação e vazão mássica na entrada da seção de testes eram controlados e a variação da taxa de condensação possibilitava obter diferentes condições de operação na saída da seção de testes, local onde a visualização foi realizada. Os dados de medição e as imagens foram obtidas simultaneamente para cada teste. Foram testadas 17 condições, totalizando 264 pontos experimentais. Os resultados experimentais foram analisados e comparados com as correlações propostas na literatura. Foram propostos coeficientes empíricos para prever os pontos de filme estacionário e reversão de escoamento, também foram analisadas e sugeridas modificações em abordagens para prever a influência de propriedades dos fluidos nas transições.<br> / Abstract: Oil-free compressors enable different architectures in refrigeration system design, however some heat exchanger arrangements enable occurrence of condensate flow reversal to the compressor. Liquid presence in the compressor should be avoided, since it is one of the main factors in mechanical failure. The condensate back-flow occurs in counter-current to the compressor discharge vapor, the transitions between co-current and counter-current flow are studied in the counter-current flow limitation (CCFL) topic. This phenomenon is studied since 1960, aiming to predict the condition in which the liquid film starts to be dragged partially by the gas, point which is known as onset of flooding. Most of the works on this topic deal with adiabatic studies with separated airwater injection, only recently experimental work have been developed with refrigerant fluids and condensation. Despite all experimental work the flooding phenomena is still not fully understood today, and testing and empirical correlations are the primary means to predict its occurrence.Thus it is difficult to extrapolate transition curves to different fluid and operation conditions. In order to assure that no condensate will flow back to the compressor, the discharge operation condition should be above the flow reversal transition line. Due to technical motivation in nuclear power plants and reflux condensation columns, the emphasis in studying CCFL was in the flooding point, therefore the reflux condensation point was less studied. This work aim is to investigate experimentally the onset of flow reversal in upflow condensation of R134a refrigerant in vertical and inclined small diameter tubes. A experimental test facility was designed and constructed to allow measurements and high-speed visualization of flow reversal condition. The vapour superheat, condensation pressure and mass flow were controlled at the test section inlet and due condensation rate variation in the test section different operation conditions were obtained at the outlet, location where the visualization is realized. 264 experimental point in 17 operation conditions were obtained, where measurements and visualization were realized simultaneously for all experiments. Experimental results were analysed and compared to correlations to predict CCFL transitions, also different dimensionless group approach to comprise fluid properties were tested. New empirical constants were suggested to Wallis correlation and the Re group was added in the approach of fluid properties influence.