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Análise numérico-experimental de vazamentos em válvulas de compressores

Rezende, Gustavo Coelho January 2016 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-31T03:07:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343969.pdf: 3013704 bytes, checksum: cb1aaa83f302b5db6b680c907e3db1e2 (MD5) Previous issue date: 2016 / Vazamentos são comuns em compressores alternativos utilizados em refrigeração doméstica. Esses vazamentos ocorrem principalmente entre a folga pistão-cilindro e nas válvulas. Entretanto, a investigação de vazamento em válvulas e sua influência na performance de compressores é algo recente. As válvulas investigadas neste trabalho são do tipo palheta e abrem/fecham automaticamente devido à diferença de pressão entre as câmaras de compressão e sucção/descarga do compressor. O vazamento ocorre quando a válvula está fechada sobre o assento e o fluido escoa através da folga formada por irregularidades geométricas da válvula e do assento. O vazamento na válvula é particularmente relevante em compressores de baixa capacidade que não utilizam óleo lubrificante, pois o óleo também é responsável pela vedação das folgas. Este trabalho apresenta uma análise numérico-experimental do vazamento de gás em diferentes projetos de válvulas de compressores de baixa capacidade aplicados em refrigeração doméstica desconsiderando o efeito do óleo lubrificante. A vazão mássica do vazamento na válvula é medida em uma bancada experimental que emprega o método do volume constante. Além disso, um modelo numérico é usado para complementar a análise, empregando a formulação de escoamento laminar compressível em regime permanente. A partir da combinação das abordagens experimental e numérica, um método é proposto para avaliar a folga geométrica entre válvula e assento. Os resultados indicam que o vazamento varia consideravelmente com o projeto de válvula e que a folga entre válvula e assento é afetada pela diferença de pressão entre as câmaras de compressão e sucção/descarga, com valores típicos entre 0,11 e 0,61 µm.<br> / Abstract : Leakage is common in reciprocating compressors used in household refrigeration systems. Such leakage occurs mainly through gaps in valves and between the piston-cylinder clearance. However, the investigation of leakage in valves and their influence on compressor performance is quite recent. The reed-type valves considered in this work open and close automatically due to the pressure difference between the compression and suction/discharge chambers. Leakage in valves occurs through the gap formed by the geometric irregularities of the valve and the seat. Valve leakage is particularly relevant in low-capacity compressors that do not use lubricating oil, since the oil is also responsible for sealing gaps. This work presents a numerical and experimental analysis of leakage for three valve designs adopted in small reciprocating compressors neglecting the oil effects. The mass flow rate associated with the valve leakage is measured in an experimental setup with the use of the constant volume method. A numerical model based on the formulation of compressible laminar flow was validated and used to complement the analysis. By combining the experimental and numerical approaches, a method was proposed to evaluate the geometric gap between valve and seat. The results indicate the leakage may considerably vary with the valve design and that the gap between the valve and seat is affected by the pressure load on the valve, with typical values between 0.11 and 0.61 µm.
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Desenvolvimento de bancada automatizada para controle de pressões em compressores de refrigeração

Schmitz, Rafael Berti January 2016 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-11T04:16:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344787.pdf: 3574061 bytes, checksum: cbdf85c3013df4f93d2be9c0dcaf46f4 (MD5) Previous issue date: 2016 / Ensaio é um procedimento experimental utilizado para avaliar as características de um produto ou processo. No caso de compressores de refrigeração, uma grande variedade de ensaios é realizada, tanto para fins de desenvolvimento quanto para controle de qualidade. Alguns desses ensaios apresentam um requisito comum quanto ao procedimen-to: a necessidade de manter o compressor operando em regimes especí-ficos e bem controlados. O controle da operação é uma etapa significativa da avaliação experimental de compressores e muitas vezes é executada de forma manual, adicionando uma série de limitações e incertezas ao resultado do ensaio. Este trabalho visa explorar técnicas que permitam automatizar o controle das pressões de sucção e de descarga sob as quais um compressor de refrigeração pode operar. Para isso foi desenvolvido um protótipo que permite emular a operação de um sistema de refrigeração, dotado de instrumentação adequada para a operação automática. A estratégia de controle utilizada priorizou técnicas de controle clássico adaptadas, de forma a permitir uma aplicação imediata no meio industrial. No decorrer do trabalho são abordados aspectos de projeto do circuito mecânico da bancada, especificação dos componentes do protótipo, bem como a identificação dos modelos dinâmicos da planta e o projeto dos controladores. Os resultados experimentais de malha fechada foram satisfatórios para a aplicação e demonstraram o bom desempenho dos controladores implementados, que foram validados com diferentes modelos de compressores. Como resultado principal do trabalho, tem-se um protótipo funcional de bancada com recursos de hardware e software que permitem impor ao compressor, de forma automática, praticamente todas as condições de pressão que podem ser encontradas nos diversos exemplos de aplicação, tanto para refrigeração quanto para climatização.<br> / Abstract : Testing is an experimental procedure used to evaluate characteristics of a product or process. Refrigerant compressors require a wide variety of tests to be performed, both for development and quality control. Some of these tests have a common procedure requirement: the necessity to keep the compressor operating in well-controlled conditions. The control of the test condition usually demands significant portion of time during a regular compressor test and it is often performed manually. This study focuses on exploring techniques to automatically control suction and discharge pressures under which a refrigerant compressor can operate. For reaching that purpose, a prototype of test rig was developed with appropriate instrumentation for automatic operation, which allows the emulation of a cooling system. The adopted control strategy used classical techniques, adapted to allow an immediate application in industry. Aspects of mechanical circuit design, specification of components, as well as identification of dynamic models and tuning of the controllers are also covered in this document. The experimental closed-loop results were satisfactory for the application and demonstrated the good performance of the controllers, which have been validated with different models of compressors. As a main result of the work, a prototype test rig with hardware and software resources was developed, allowing to automatically impose to a compressor under test all the pressure conditions that can be found in different types of applications, such as cooling and air conditioning.
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Uma metodologia para a simulação numérica de compressores

Rovaris, João Bento January 2004 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T05:18:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 212202.pdf: 3041535 bytes, checksum: fc3ed2f2bb418b95b573191900228c2b (MD5) / O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma metodologia para a simulação numérica de compressores alternativos de refrigeração. Em um compressor alternativo a pressão no cilindro varia de acordo com a posição do pistão, e de acordo com esta pressão as válvulas de descarga e sucção são acionadas. O entendimento detalhado do escoamento através das válvulas é muito importante no projeto de um compressor de alta eficiência, uma vez que o próprio escoamento atua nos seus movimentos de abertura e fechamento. A metodologia desenvolvida nesta dissertação combina duas formulações: i) a primeira é do tipo diferencial e é empregada para resolver o escoamento no cilindro e através da válvula de descarga, durante o processo de esvaziamento do cilindro; ii) a outra é escrita na forma integral e utilizada no restante do ciclo de compressão. O escoamento através da válvula de descarga é turbulento e
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Estudo experimental da interação fluido-estrutura em um modelo de válvula de compressor de refrigeração /

Arantes, Danilo Martins. January 2013 (has links)
Orientador: José Luiz Gasche / Banca: Edson Del Rio Vieira / Banca: Luben Cabezas Gomez / Resumo: Compressores alternativos herméticos são amplamente utilizados em sistemas de refrigeração por compressão de vapor de pequeno e médio porte. Uma das principais partes deste tipo de compressor é o sistema de válvulas automáticas utilizadas para controlar os processos de sucção e descarga. O estudo experimental ou analítico/numérico destes processos é bastante complexo, principalmente pela presença do problema de interação fluido-estrutura durante o funcionamento das válvulas e pela complexidade geométrica de todo sistema. Este trabalho consiste em uma investigação experimental do problema de interação fluido-estrutura em uma geometria real de válvula tipo palheta muito usada pela indústria de compressores. Uma bancada experimental foi reformada e inicialmente validada com resultados de distribuição de pressão sobre o disco frontal fixo de um difusor radial, uma geometria muito utilizada para modelar válvulas de compressores de refrigeração. Após o teste da bancada, o escoamento neste difusor radial com disco frontal fixo foi estudado para afastamentos adimensionais entre discos variando de 0,01 a 0,09, para uma faixa de número de Reynolds de 2000 a 20000. Além da análise da distribuição de pressão sobre o disco frontal, a área efetiva de força e o coeficiente de descarga também foram estudados. Com o objetivo de analisar a influência da inclinação da palheta no cálculo do coeficiente de descarga, em comparação com os resultados do difusor radial com disco frontal paralelo ao assento, o escoamento na válvula tipo palheta estática, mas inclinada em relação ao assento, foi investigado. Finalmente, o problema de interação fluido estrutura na válvula tipo palheta foi investigado. A posição instantânea da válvula foi medida para números de Reynolds variando de 2000 a 12000 e a frequência... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Hermetic reciprocating compressors are widely used in small and medium size vapor compression refrigeration systems. One of the main parts of this type of compressor is the automatic valve system used for controlling the suction and discharge processes. The experimental or analytical/numerical study of these processes is very complex, mainly because the occurrence of the fluid-structure interaction problem during the operation of the valves and due to the geometric complexity of the whole system. This work consists in an experimental investigation of the fluid-structure interaction problem in an actual geometry of reed type valve largely used by the compressor industry. An experimental setup was refurbished and initially validated with results for pressure distributions on the surface of a fixed frontal disk of a radial diffuser, which is a geometry largely used for modeling refrigeration compressor valves. After testing the experimental setup, the flow through the radial diffuser with fixed frontal disk was studied for dimensionless gaps between disks varying from 0.01 to 0.09, for Reynolds numbers in the range of 2,000 to 20,000. In addition, the effective force area and the discharge coefficient were studied. In order to analyze the influence of the inclination of the reed on the discharge coefficient calculation, in comparison to the results for the radial diffuser with parallel frontal disc, the flow through the static reed, but inclined in relation to the seat, was also investigated. Finally, the fluid-structure interaction problem in the reed valve was investigated through the instantaneous position of the valve and the characteristic frequency of the valve movement for Reynolds numbers varying from 2,000 to 12,000. Besides contributing for the understanding of the flow in valves, the data... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre
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Utilização de exaustores eólicos como fonte geradora de energia elétrica

Matias, Fátima Elizabete dos Reis 24 June 2013 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-11-29T14:15:34Z No. of bitstreams: 1 2013_FatimaElizabeteReisMatias.pdf: 2999297 bytes, checksum: 375765cd9f22a33a20cec9b7c8ee3c70 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-11-29T14:46:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_FatimaElizabeteReisMatias.pdf: 2999297 bytes, checksum: 375765cd9f22a33a20cec9b7c8ee3c70 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-11-29T14:46:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_FatimaElizabeteReisMatias.pdf: 2999297 bytes, checksum: 375765cd9f22a33a20cec9b7c8ee3c70 (MD5) / A presente dissertação objetiva demonstrar propostas para o desenvolvimento de protótipos capazes de gerar e fornecer energia elétrica, com a utilização de exaustor eólico interligado a uma lâmpada de emergência, sem a interferência da rede elétrica. O exaustor eólico é um tipo de equipamento abundante nos galpões industriais espalhados no país. Composto por um sistema simples e fácil de operar, combinado a produtos associados à geração de energia renovável e limpa, o exaustor concorre para o alcance do experimento. O ambiente de estudo escolhido é a cozinha industrial do IFMT Campus Cuiabá-Cel.Octayde Jorge da Silva, em razão de se constatar alto grau de calor neste ambiente, principalmente, em horários de pico de cocção. O resultado do experimento contribuiu para a análise de comparações de novos métodos para se utilizar a energia eólica, em pequenas gerações de energia elétrica. Para isso, foram propostos 4 processos construtivos, utilizando-se o exaustor eólico como fonte de energia elétrica. O melhor resultado foi o projeto desenvolvido para a construção de um gerador eólico com bobinas e imãs permanentes, de baixa potência, a ser acionado pelo vento. Este projeto, denominado "Processo com bobina e neodímio", tem caráter inovador em vários sentidos, além de ser um provável produto a ser produzido em escala comercial. É de fácil montagem, custo acessível, com um potencial superior ao analisado para pequenas gerações de energia. De todo o trabalho, resulta uma relevante contribuição para com a melhoria da qualidade de vida das pessoas e, sobretudo, concorre para a sustentabilidade na construção civil, apontando soluções com o uso de geração de energia elétrica produzida por exaustores eólicos, como fonte alternativa e limpa. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This dissertation aims to demonstrate proposals for the development of prototypes capable of generating and supplying electricity, with the use of a wind exhaust linked to an emergency lamp, with no interference of a power grid. The wind exhaust is a type of equipment largely found in industrial facilities around the world. It comprises a simple and easy-to-use system, combined to products associated to the generation of renewable and clean energy, the exhaust could be a possible option for the performance of the experiment. The study environment of choice is the industrial kitchen of the IFMT Campus of Cuiabá – Cel. Octayde Jorge da Silva. The reason for its choice is the high temperature in this environment, especially at peak cooking times. The result of the experiment contributed to the analysis and comparison of new methods for the use of wind power, in the generation of small quantities of electricity. For that, there have been proposed four constructive processes using the wind exhaust as a source or electricity. The best result has been the development of a project for the construction of a wind generator with coils and permanent magnets, of low potency, to be activated by wind. The project, named “Process with coil and neodymium” presents an innovative feature in many senses, besides being a product that could possibly be produced in large scale. It is easy to assemble, it has a low cost and with a potential that goes beyond the generation of small quantities of electricity. As a result of the project, there is the relevant contribution for the improvement of people´s quality of life and, mainly, allows the sustainability in civil construction, pointing to solutions with the use of electricity produced by the wind exhausts as a source of alternative, clean energy.
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Desenvolvimento de um sistema de controle de válvulas de compressores

Myrria Neto, Gustavo 26 October 2012 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T00:06:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290140.pdf: 6184015 bytes, checksum: fd460dd48e859ce9c4b275c50d9c8bac (MD5) / Nos últimos anos com o crescimento das grandes cidades observa-se a tendência de pessoas morando em lugares cada vez menores. Nessas situações, o ruído gerado por refrigeradores domésticos passa a exercer maior impacto sobre o conforto e mesmo sobre a saúde dos indivíduos. Posto isto, o objetivo deste trabalho é avaliar o potencial da modificação do movimento de abertura da válvula de sucção a fim de reduzir o nível de ruído de um compressor hermético usado em sistemas de refrigeração doméstica. A pulsação do fuido na câmara de sucção, a qual está diretamente relacionada ao movimento da válvula de sucção, excita a cavidade e esta excita a carcaça, a qual irradia ondas sonoras para o ambiente externo. Assim, a estratégia deste trabalho é modificar o movimento de abertura da válvula de sucção com o intuito de alterar a pulsação na câmara de sucção e reduzir o nível de ruído proveniente deste caminho. Para atingir estes objetivos, o compressor é simulado utilizando o programa de simulação RECIP. Diferentes movimentos são impostos sobre a abertura da válvula de sucção. Num passo seguinte é desenvolvido um sistema de controle para geração destes movimentos. Ao fim, os resultados da simulação do compressor considerando o sistema de controle do movimento da válvula de sucção são obtidos e avaliados. Atenuações da ordem de 10 dB foram observadas na pressão na câmara de sucção e na pressão externa com a utilização de curvas modificadas sobre o movimento da válvula de sucção.
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Fluxo de energia sonora do conjunto interno moto-compressor para carcaça de compressores herméticos através da cavidade

Diesel, Fabiano Nunes January 2000 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-17T20:46:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:57:15Z : No. of bitstreams: 1 183201.pdf: 19417217 bytes, checksum: f95506c833205ef11d025a3f17c7632a (MD5) / Compressores herméticos usados em sistemas domésticos de refrigeração constituem-se nas principais fontes do ruído irradiado por estes. Internamente, a energia vibratória é gerada por diversos mecanismos, e chega à carcaça do compressor por vias estruturais (suspensão e tubo de descarga) ou via fluido (cavidade de gás refrigerante e óleo de lubrificação), de onde se dissipa em forma de calor e irradiação sonora. Um modelo numérico por elementos finitos da cavidade acoplada à carcaça foi desenvolvido, sendo validado experimentalmente através da verificação de funções resposta em freqüência medidas em vários pontos. Dados necessários ao modelo, como velocidade do som e amortecimento do gás foram, também, obtidos experimentalmente, assim como a irradiação do conjunto interno moto-compressor e a pulsação do gás na entrada da sucção, utilizadas como excitações. O modelo permite quantificar as excitações proporcionadas pelas várias partes do conjunto interno, acoplamento estrutural da carcaça e comportamento dinâmico de acordo com o tipo de gás utilizado. Tendo em vista o grande número de ressonâncias observadas na massa de gás, foi, também, desenvolvido um modelo de Análise Estatística Energética relacionado ao fluxo de energia. Boa concordância foi obtida entre os resultados numéricos e experimentais.
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Levantamento das características de funcionamento de um compressor de ar alternativo

Ferreira, Rogerio Tadeu da Silva January 1973 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T19:13:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0
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Simulação numérica do desempenho de compressores herméticos alternativos

Ussyk, Mario Sergio January 1984 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T22:50:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:00:49Z : No. of bitstreams: 1 180888.pdf: 3486823 bytes, checksum: 866e49b5175897236be3e1621f84ab47 (MD5)
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Análise de sistemas de válvulas automáticas de compressores alternativos

Pereira, Evandro Luiz Lange January 2006 (has links)
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.

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