Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:55:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 234135.pdf: 2475611 bytes, checksum: 44be404b3c1ad5ef28929139f078e0ff (MD5) / O presente trabalho trata da análise de sistemas de válvulas do tipo palheta, amplamente empregadas em compressores alternativos destinados à refrigeração doméstica. A abertura deste tipo de válvulas é controlada pela diferença de pressão entre o cilindro e as respectivas câmaras de sucção e descarga. Enquanto abertas, a sua dinâmica é função do escoamento de gás e dos parâmetros de rigidez e massa da válvula. Basicamente o projeto do sistema de válvulas almeja uma série de requisitos, tais como resposta rápida, vazão elevada, consumo reduzido de energia, ausência de refluxo de gás, além de confiabilidade. Para obter tal desempenho é necessário conhecer detalhadamente o escoamento através das válvulas, assim como a dinâmica das mesmas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T04:49:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241746.pdf: 7792718 bytes, checksum: 4dd36f617eb4a07f03a22f5bd8be1db1 (MD5) / Neste trabalho investigou-se o desempenho de um circuito de termossifão bifásico (CTB), utilizando dióxido de carbono como fluido refrigerante e operando nas condições típicas do lado frio de uma maquina Stirling de refrigeração (FPSC). A característica fundamental do problema reside no transporte de uma taxa de transferência de calor de 600W de um ambiente a ser refrigerado (gabinete) para uma superfície cilíndrica que corresponde a uma das extremidades de uma maquina stirling. O evaporador do CTB troca calor com o ar dentro do gabinete, enquanto que o condensador troca calor com a extremidade fria do FPSC. O trabalho divide-se em duas partes, uma experimental e outra numérica. Na parte experimental construiu-se uma bancada de testes para controlar e medir as condições de operação tanto do condensador como do evaporador. Para simular o escoamento de ar construiu-se um circuito fechado de circulação de ar, com temperatura e vazão controladas. Para simular as condições de operação da extremidade fria de um FPSC utilizou-se um trocador de calor acoplado a superfície interna do condensador. Neste trocador de calor ocorre a evaporação de um fluido, que permite uma condição de temperatura uniforme na superfície do condensador. Durante os experimentos foram variados a carga de refrigerante, a diferença de temperatura das fontes quente e fria, a diferença de altura entre condensador e evaporador, a vazão de ar em circulação e o diâmetro das tubulações. Na parte numérica desenvolveu-se um modelo aplicando as leis de conservação da massa, quantidade de movimento e energia para cada componente. As regiões bifásicas foram modeladas considerando o escoamento como homogêneo. Os coeficientes de transferência de calor nas regiões bifásicas e monofásicas foram determinados através de correlações semi-empíricas disponíveis na literatura. Os resultados experimentais mostraram que existe uma carga de refrigerante onde o CTB opera com capacidade de refrigeração máxima. Percebeu-se também que o aumento da diferença de temperatura promove um leve aumento da capacidade de refrigeração, porém as custas de uma queda na condutância térmica global. Além disso, verificou-se que a vazão de ar afeta fortemente o desempenho do sistema. Os resultados gerados pelo modelo numérico, quando comparados com os resultados experimentais, conseguiram enquadrar 85% dos pontos simulados dentro de uma banda de erro de ± 20%, o que foi considerado aceitável devido a simplicidade do modelo e a complexidade do problema em questão. This work investigated the performance of a two-phase loop thermosyphon (TPLT), using carbon dioxide as refrigerant fluid and operating under typical conditions of a Free-Piston Sitrling Cooler (FPSC). The basic characteristic of the problem inhabits in the transport of a heat transfer rate of 600W from a refrigerator cabinet to a cylindrical surface that corresponds to the cold head of a FPSC. The evaporator of the TPLT cools the air inside the cabinet, whereas the condenser transfers the heat absorbeb on the evaporator to the cold head of the FPSC. This work is divided into two parts, an experimental approach and a numerical one. In the experimental approach a test bench was constructed in such a way that it can control and measure the operating conditions of the condenser and the evaporator. To simulate the cabinet air, a closed circuit of wind tunnel type was constructed, with controlled temperature and airflow rate. To simulate the operating conditions of the cold cold head of a FPSC a heat exchanger was coupled to the internal surface of the condenser. In this heat exchanger, the evaporation of a fluid occurs leading to an uniform temperature condition in the inner surface of the condenser. During the experiments there had been varied the refrigerant charge, the temperature difference between the hot and cold heat sources, the height difference between the condenser and the evaporator, the airflow rate and the tubing diameter. In the numerical part, a model was developed applying the principles of mass, momentum and energy conservation for each component. The two-phase regions were considered as an homogeneous flow. The single-phase and two-phase heat transfer coefficients were determined through available experimental correlations in literature. The experimental results had shown that there is a refrigerant charge where the TPLT operates with a maximum refrigeration capacity. It can be noticed that the increase of the temperature difference slightly increases the refrigeraton capacity, however the overall thermal conductance drops. Moreover it was verified that the airflow strongly affects the performance of the system. The results generated from the numerical simulations, when compared with the experimental results, fitted 85% of the simulated points inside an error band of ± 20%, which was considered acceptable given the simplicity of the model and the complexity of the problem studied.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T13:29:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246748.pdf: 3135585 bytes, checksum: d35f0f43ee3b60b59492a549209f3a77 (MD5) / O objetivo deste trabalho é avaliar a performance termo-hidráulica de condensadores do tipo tubo-aletado. Para atingir tal objetivo uma bancada experimental foi construída e um código computacional foi desenvolvido. A bancada experimental consiste basicamente de dois circuitos: o de ar e o de fluido refrigerante, ambos permitindo a medição da taxa de calor dissipado pelo condensador. No circuito de ar mede-se a vazão de ar através de bocais convergentes, e a diferença de temperatura através de termopares diferenciais. No circuito de refrigerante mede-se a vazão de R134a através de um sensor tipo Coriolis e, calcula-se o diferencial de entalpia a partir de medições absolutas de pressão e temperatura. A partir dos dados experimentais de transferência de calor e de perda de carga do lado do ar calculam-se os parâmetros adimensionais j e f. Efeitos do processo de fabricação, espaçamento entre aletas, tipo de aleta, presença do louver, e tipo de borda foram explorados experimentalmente. Comparações com correlações disponíveis na literatura são apresentadas e discutidas. O código computacional desenvolvido pode ser utilizado tanto para calcular os valores de j e f com base nos dados experimentais, quanto para simular a taxa de dissipação de calor e a perda de carga a partir de correlações empíricas de j e f. O código computacional desenvolvido foi acoplado ao software de otimização MODEFRONTIER#, com o intuito de otimizar o espaçamento entre aletas de um condensador específico. The objective of this work is to evaluate the thermohydraulic performance of finned tube condensers. In order to accomplish this objective, a test bench was built and a computational code was developed. The test bench has two circuits: one for air flow and another for refrigerant flow. The condenser heat released rate can be measured in both circuits. In the air circuit, the air flow is measured by nozzles and the temperature difference by differential thermocouples. In the refrigerant circuit, the mass flow rate is measured by a Coriolis type mass flow meter and the enthalpy differential is calculated from the absolute temperature and pressure measurements. The j and the f dimensionless parameters are calculated from the experimental data. The effect of fin geometry, fin pitch, louver, and fin edge corrugation were all explored experimentally. Comparisons with correlations available in the open literature are presented and discussed. The computational code can be used either to calculate the j and the f parameters from heat transfer and air pressure drop data, or to simulate the heat transfer and the air pressure drop from j and f empirical correlations. The developed computational code was coupled to the MODEFRONTIER# optimization software in an attempt to optimize the fin pitch for a specific condenser.

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

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, 2008. / Submitted by Luis Felipe Souza (luis_felas@globo.com) on 2009-03-11T18:36:36Z No. of bitstreams: 1 2008_Dissertacao_LigiaLima.pdf: 440019 bytes, checksum: 602236ab63e58ec63af04d27d3c518ef (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2009-03-20T17:26:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_Dissertacao_LigiaLima.pdf: 440019 bytes, checksum: 602236ab63e58ec63af04d27d3c518ef (MD5) / Made available in DSpace on 2009-03-20T17:26:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_Dissertacao_LigiaLima.pdf: 440019 bytes, checksum: 602236ab63e58ec63af04d27d3c518ef (MD5) / O presente estudo avaliou diferentes sistemas de refrigeração do sêmen ovino, através da aferição e comparação das curvas obtidas assim como seus efeitos sobre a qualidade espermática. Foram avaliados a motilidade, vigor, defeitos morfológicos, viabilidade e estado acrossomal através da coloração dupla trypan-blue/giemsa, ao final dos 90 min de refrigeração, e após a descongelação. Para as análises pós-descongelação foram utilizados os mesmos parâmetros acrescidos da avaliação da integridade da membrana plasmática (IMP) visualizada através das sondas fluorescentes IP e DIC em microscopia de fluorescência e da avaliação do teste de exaustão ao final quatro horas de incubação do sêmen a 37ºC. A refrigeração do sêmen foi realizada em refrigerador doméstico e em balcão, a fim de se controlar a queda de temperatura dos dois equipamentos, as palhetas foram dispostas entre bolsas plásticas contendo água aquecida a 32ºC, constituindo quatro sistemas RS (refrigerador sem bolsa), RC (refrigerador com bolsa), BS (balcão sem bolsa) e BC (balcão com bolsa). Os diferentes protocolos resultaram quatro taxas médias de refrigeração -1,4ºC/min, -0,4ºC/min, - 2,9ºC/min e -0,45ºC/min, para RS, RC, BS e BC; respectivamente. Após a refrigeração do sêmen observou-se diferença significativa entre os tratamentos no parâmetro motilidade espermática (P<0,05), com o tratamento BS apresentado a menor percentagem de células móveis (58,1%). As percentagens de espermazóides vivos com acrossoma íntegro e mortos com acrossoma íntegro apresentaram diferença significativa entre os tratamentos (P<0,05), o tratamento BS obteve a menor média (85,3%) de vivos íntegros e também a maior média de mortos íntegros (14,1%) diferindo dos demais ao final da refrigeração. Houve diferença significativa na percentagem de defeitos morfológicos após a refrigeração (P<0,05), sendo que o tratamento BS foi o que apresentou maior média (15,4%) de defeitos, os sistemas RC (11,5%) e BC (11,1%) apresentaram as menores médias, o RS (13,6%) não diferiu dos demais. Para os demais parâmetros espermáticos pós-refrigeração não foram observadas diferenças significativas. Em relação ao sêmen pós-descongelação, para todos os parâmetros avaliados não foram observadas diferenças significativas. Ao final do teste de exaustão, após quatro horas de incubação, também não foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos. Com base nos resultados concluiu-se que a as diferentes taxas de refrigeração, afetaram o sêmen no final da fase de refrigeração. As avaliações pós-descongelação não evidenciaram diferenças significativas entre os protocolos de refrigeração ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This study aimed to evaluate the influence of different types of cooling systems upon the post-thawing quality of ram semen, through the measurement and comparison of cooling rates. The parameters were motility, vigor, morphology damages, viability and acrossomal state through the use of Trypan-blue/giemsa coloration, at the end of the 90 minutes of cooling and post-thawing. With regard to the analysis of post- thawed semen, the same parameters were used, in addition to the assessment of the integrity of the plasmatic membrane using de fluorescent stains propidium iodide (PI) and carboxifluorescein diacetate (CFDA), and the resistant test through incubation of semen at 37º C during 4 hours. The semen refrigeration was carried out in a domestic refrigerator and in a horizontal freezer. To control the fall of temperature of the two equipments, the straws were disposed between plastic bags containing water at 32ºC, creating four combinations of cooling procedure: RS (refrigerator without bag), RC (refrigerator with bag), BS (horizontal refrigerator without bag) and BC (horizontal refrigerator with bag). The different protocols resulted in four cooling rates: -1.4ºC/min, -0.4ºC/min, -2.9°C/min and -0.45ºC/min, for RS, RC, BS and BC, respectively. At the end of cooling period, there was a significant difference among the treatments on the sperm motility (P<0.05), the BS treatment showed the lowest percentage of sperm motility (58.1%). The percentage of live spermatozoa with intact acrosome was different (P<0.05) among treatments, the BS treatment had the lower mean (85.3%). The percentage of dead spermatozoa with intact acrosome was different (P<0.05), the BS treatment had the highest mean (14.1%). There was a significant difference on the percentage of morphological defects at the end of cooling (P<0.05); the BS treatment had the highest mean (15.4%), the systems RC (11.5%) and BC (11.1%) resulted in the lower means and the RS (13.6%) was identical to others. To the other sperm parameters post-cooling, there were not differences. Regarding frozen-thawed semen, there were no parameters with differences. At the end of the resistant test period, there was no significant difference among the treatments. On basis of these results, it was concluded that the different cooling rates only affected ram semen at the end of cooling stage. The evaluation of frozen-thawed semen does not show any effect on the differents cooling protocols

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:42:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296374.pdf: 8468087 bytes, checksum: a4a0c479e23d6794ef03ebf6d679b749 (MD5) / A crescente miniaturização de dispositivos eletro-eletrônicos gera uma demanda por dispositivos microrrefrigeradores de alto desempenho a fim de evitar perda de desempenho de componentes eletrônicos devido ao aumento excessivo de sua temperatura. Propomos o desenvolvimento de um microdispositivo refrigerador magnetocalórico, baseados na convicção de que seja esta a aplicação mais nobre e adequada da tecnologia magnetocalórica, uma vez que as maiores dificuldades de sua implantação em larga escala deixam simplesmente de existir: o pequeno volume do dispositivo exige quantidades irrisórias de material magnetocalórico, que são facilmente submetidas a campos de 1-2 Teslas com o uso de imãs permanentes em contato próximo. A realização do dispositivo baseia-se no uso da litografia de nanoesferas associada à eletrodeposição para gerar matrizes magnéticas porosas que formarão o corpo de um regenerador magnético ativo. Na primeira parte do trabalho estudamos, a partir de redes porosas de cobalto e permalloy, a anisotropia induzida pela nanoestruturação, sua evolução com a espessura do depósito e como a mesma afeta propriedades magnéticas extrínsecas do material, tais como campo coercivo e magnetização remanente, que estão relacionadas com perdas histeréticas que devem ser minimizadas, a fim de que a proposta seja viável. Verificamos que as perdas histeréticas diminuem com o aumento da periodicidade da rede e a espessura do depósito poroso. Ademais, verificamos que a nanestruturação reduz em 40% a energia necessária para magnetizar a rede porosa na direção perpendicular ao plano em relação a filmes compactos de mesma espessura. Portanto a geometria proposta se apresenta como uma alternativa viável, que pode ser inclusive estendida a dispositivos macroscópicos. Na segunda parte do trabalho procedemos às primeiras tentativas de eletrodeposição de Gd a partir de eletrólitos orgânicos. Os resultados mostram que a eletrodeposição de Gd é inibida pela presença de água residual presente no eletrólito. A utilização de câmaras secas anaeróbicas será essencial para a continuidade desta frente de investigação no futuro.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:02:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329957.pdf: 24366066 bytes, checksum: 4b7b74ee0a4bf178dbdd183a0ee64a12 (MD5) Previous issue date: 2014 / Na maioria dos sistemas de refrigeração por compressão de vapor, principalmente onde o controle da capacidade é efetuado pela ciclagem do compressor hermético, óleo lubrificante é necessário no compressor. Durante os períodos de repouso, refrigerante proveniente das partes de alta pressão é absorvido pelo óleo do cárter. Com a partida do motor elétrico e a rápida despressurização do ambiente interno do compressor, a mistura óleo-refrigerante no cárter se torna super-saturada, o que ocasiona o desprendimento do refrigerante por cavitação e a formação de espuma. A entrada de líquido da espuma na câmara de compressão deve ser evitada para não por em risco a integridade do sistema de válvulas e minimizar o transporte indesejável de óleo do cárter para os outros componentes do ciclo. Nesta dissertação é realizada uma avaliação experimental do desprendimento de refrigerante levando à formação de espuma em misturas de óleo poliol éster ISO 10 e refrigerantes 134a e 1234yf sob condições controladas. Uma bancada experimental foi projetada e construída para permitir a medição da taxa de despressurização, altura da camada de espuma e fluxo de massa resultante da expansão do gás e da dessorção do refrigerante a partir da mistura super-saturada. Dados quantitativos subsidiados por sequências de imagens a alta velocidade permitiram a identificação dos principais mecanismos físicos associados a esse problema. Os resultados experimentais foram explorados em função das condições dos testes (temperatura e fração mássica inicial), mostrando que existem dois regimes característicos para esse fenômeno: uma etapa de crescimento seguida de uma etapa de drenagem, e que a altura da camada de espuma é inversamente proporcional à temperatura. Um modelo matemático integral foi proposto e validado a partir de dados experimentais, apresentando boa concordância (desvios inferiores a 20 %) quando os parâmetros empíricos foram ajustados especificamente para cada condição experimental.<br> / Abstract : In most vapor compression refrigeration systems, specially those in which the cooling capacity is controlled by the cycling of the hermetic compressor, lubricating oil is necessary in the compressor. While the compressor is off, refrigerant coming from high-pressure parts is absorbed by the oil present in the sump. As the electric motor starts up, the crankcase pressure rapidly decreases, and the oil-refrigerant mixture in the sump becomes supersaturated, which causes refrigerant desorption, bubble cavitation and foam formation. The inflow of liquid from the foam into the compression chamber must be avoided to preserve the integrity of valve system and minimize the undesirable transport of oil from the sump to other parts of the system. In this study, an experimental evaluation of refrigerant desorption and foam formation in mixtures of polyol ester oil and refrigerants 134a and 1234yf under controlled conditions is carried out. An experimental facility was designed and built to allow measurement of depressurization rate, foam height and mass flux due to gas expansion and refrigerant desorption from the supersaturated mixture. Quantitative data, together with high-speed video analysis, allowed identification of the main physical mechanisms associated to this problem. Experimental results as a function of time were explored relative to test conditions (temperature and initial mass fraction), showing that there are two characteristic regimes for this phenomenon: a growth stage followed by a drainage stage, and that foam height is inversely proportional to temperature. An integral mathematical model was proposed and validated with experimental data, showing good agreement (deviations smaller than 20 %) when the empirical parameters were adjusted specifically for each experimental condition.

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

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:08:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229662.pdf: 770100 bytes, checksum: 7da596c9147080431b7de31f92663273 (MD5) / Sistemas de cogeração apresentam alta eficiência energética e são projetados para atender demandas elétricas e térmicas, geralmente de empresas de médio e de grande porte. Unidades compactas de cogeração representam uma oportunidade nova no mercado nacional e sua aplicação em escala comercial poderá atender à demanda de escolas, hotéis e pequenos estabelecimentos industriais e comerciais. Existe um contingente significativo de pesquisadores e de empresas envolvidas no assunto, na expectativa de melhorar sua tecnologia e ampliar sua aplicação no mercado de gás natural. Uma série de técnicas de otimização vem sendo desenvolvida com o objetivo de reduzir custos e aumentar o desempenho de sistemas térmicos em geral. O objetivo deste trabalho é analisar um sistema compacto de cogeração, otimizando parâmetros operacionais e construtivos, bem como alocando custos exergéticos e exergoeconômicos aos produtos finais, pela Teoria do Custo Exergético formulada por Lozano e Valero. O sistema de cogeração consiste principalmente de uma microturbina a gás natural com uma capacidade nominal de geração elétrica de 28 kW, atualmente em operação na UFSC, associada a uma máquina de refrigeração por absorção LiBr/H2O com uma capacidade de refrigeração de aproximadamente 30 kW. A Teoria do Custo Exergético é uma poderosa ferramenta para mapear a formação dos custos produtivos e otimizar sistemas térmicos. A energia elétrica apresentou valores de custos unitários exergético e exergoeconômico de 2,4 e 16,4 US$/GJ, respectivamente. A água gelada apresentou valores unitários de custo exergético e exergoeconômico de 33,7 e 231,3 US$/GJ, respectivamente. Para a planta de cogeração proposta neste trabalho, a câmara de combustão é o componente que apresentou a maior taxa de irreversibilidade, sendo responsável por 45% de toda destruição de exergia do sistema. Compressor e turbina apresentaram irreversibilidade baixa. O pré-aquecedor de ar foi responsável por 14% da irreversibilidade gerada no sistema. O sistema de refrigeração apresentou uma considerável taxa de destruição de exergia, de 6,7%, uma baixa eficiência exergética, de 21%, e uma alta taxa de custo associado à irreversibilidade de 1,014 US$/h. De acordo com processo de otimização exergoeconômica, melhores resultados foram obtidos com a diminuição nos custos de investimento de cerca de 3,25%, conduzindo a uma redução de 0,089% nos custos exergoeoconômicos dos produtos finais, correspondentes à energia elétrica e água gelada produzida na planta.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:56:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284638.pdf: 7449927 bytes, checksum: 4f8c5f93c7c2dfcd4bef6be0252663fd (MD5) / Nos estudos realizados na área de ensaios de compressores, pouco foi explorado até então no que concerne aos ensaios em condições extremas de operação. Neles, avaliam-se diversas variáveis do compressor - como torque, frequência rotacional, corrente de alimentação e temperatura do enrolamento do motor - operando sob condições adversas, como elevadas pressões de sucção e descarga, tensão diferente da nominal, dentre outras. Ao contrário dos ensaios de desempenho, nos quais as variáveis de interesse são controladas em valores estáticos, as grandezas nos ensaios em condições extremas assumem comportamentos transitórios. Visitas à empresa líder mundial no mercado de compressores herméticos evidenciaram que grande parte das bancadas empregadas nesses ensaios são de extremo baixo nível de automação, o que gera elevadas incertezas nos resultados e longos tempos de execução. A necessidade de ensaios rápidos, com boa repetitividade e baixa incerteza de medição, força a sua automação. Este trabalho apresenta soluções para a automação de ensaios de compressores operando sob condições extremas, apontando os sistemas de medição, atuadores e técnicas de controle e de processamento de sinais disponíveis. Foi realizada a automação de uma bancada de ensaios de partida e de tombamento de compressores, que são exemplos de ensaios em condições extremas. A escolha da bancada se deu pela importância fundamental desses ensaios, que estabelecem condições limites que o compressor suportará quando aplicado em um sistema de refrigeração. Como resultado, obteve-se uma bancada protótipo capaz de executar tais ensaios de forma automatizada - sem intervenção do operador. São apresentados resultados de ensaios, realizados com compressores de tamanhos distintos, que mostram que a automação trouxe ganhos significativos, metrológicos e operacionais, à bancada.