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A perda de eficiência de refrigeradores domésticos do parque brasileiro e os impactos associados à sua degradação / Domestic refrigerator's compressors degradation study and the efficiency loss impact in global warming

Giuliani, Roberto 29 April 2013 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-07-17T13:26:42Z No. of bitstreams: 1 2013_RobertoGiuliani.pdf: 2547206 bytes, checksum: 85f13662821491f5778973ecc1e407e8 (MD5) / Approved for entry into archive by Leandro Silva Borges(leandroborges@bce.unb.br) on 2013-07-18T20:48:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_RobertoGiuliani.pdf: 2547206 bytes, checksum: 85f13662821491f5778973ecc1e407e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-07-18T20:48:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_RobertoGiuliani.pdf: 2547206 bytes, checksum: 85f13662821491f5778973ecc1e407e8 (MD5) / Um dos temas de maior destaque atualmente na mídia é a questão da degradação ambiental provocada por atividades antropogênicas, sobretudo no que tange à geração de energia elétrica. A utilização de refrigeradores domésticos, no Brasil, está diretamente relacionada a essa degradação, uma vez que cerca de 10% da produção de energia é utilizada para o funcionamento desses equipamentos. Aliado ao consumo nominal, há desgastes internos que comprometem a eficiência e fazem com que compressores necessitem de mais energia elétrica para funcionarem. Assim, este trabalho realiza um estudo teórico e experimental da perda de eficiência dos compressores utilizados em refrigeração doméstica e estima o impacto que tal degradação representa ao meio ambiente, abordando os diferentes mecanismos que provocam desgastes aos componentes do compressor, através de análises ferrográficas do óleo lubrificante utilizado e através do monitoramento da potência consumida por esses equipamentos. Assim, caracteriza-se o perfil de consumo de energia pelos refrigeradores ao longo de sua vida útil, mostrando, através do equacionamento da quantidade de gás carbônico lançado na atmosfera diariamente em razão desses desgastes, como o impacto de cada um dos equipamentos em operação no Brasil aumenta com o tempo e o custo financeiro que isso representa ao país. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Environmental degradation and its consequences is one of the most prominent topics on media. It is caused by anthropogenic activities, especially related to power generation. The use of household refrigerators is directly related to this degradation, since, in Brazil, about 10% of the generated energy is used for this purpose. Moreover, there are internal wears that compromise the efficiency and make compressors require more electrical power to operate. This work aims to present an experimental and theoretical study on efficiency loss of compressors used in domestic refrigeration, estimating the impact of this degradation in the environment and discussing the different mechanisms that cause wears, though the lubricant oil iron particle analyses and electrical consumption monitoring of these equipment. Thus, the energy profile of operating equipments is achieved throughout the years, enabling the calculation of the amount of carbon dioxide release into the atmosphere, daily, due these wears, and the financial cost it represents to Brazil.
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Estudo de confiabilidade de compressores alternativos semi-herméticos de sistemas de refrigeração. / Reliability study of reciprocating compressors of refrigeration systems.

Bassetto, Izeds Felipe Facchini 27 March 2007 (has links)
Sistemas de refrigeração são sistemas reparáveis. Isto significa que os componentes destes sistemas podem sofrer manutenção várias vezes durante a vida útil do sistema como um todo. Em sistemas de refrigeração o mais conhecido é o que opera com ciclo por compressão de vapor. Neste ciclo, o compressor é o equipamento mais complexo e de maior custo. Dessa forma, deve-se tomar especial cuidado, pois além de problemas como desgaste e falta de lubrificantes, ele está sujeito a sofrer danos decorrentes do funcionamento incorreto ou falho de todos os outros componentes. Dentro dos compressores existentes, o compressor alternativo pode ser comercialmente considerado o cavalo de batalha da refrigeração industrial, dominando a faixa de capacidades inferiores a 300 kW (85 TRs). O compressor alternativo também pode ser utilizado, com vantagens, quando o controle de capacidade se faz necessário, através do procedimento de desativação dos cilindros. Este compressor possui a possibilidade de manutenção no campo de, praticamente, qualquer item construtivo. O termo confiabilidade vem do inglês \"reliability\" que é a probabilidade de um item poder desempenhar sua função requerida, por um intervalo de tempo estabelecido, sob condições definidas de uso. Testes de confiabilidade possibilitam, através de estimativa, com base em estudos de confiabilidade, caracterizar os comportamentos de confiabilidade, da probabilidade de falha e da taxa de falha em relação ao tempo de um componente ou sistema. Uma das ferramentas para permitir avaliar ações que aumentem a confiabilidade é a Análise de Modos e Efeitos de Falha ou FMEA (\"Failure Mode and Effect Analysis\"). Basicamente, esta ferramenta parte da definição das funções dos sistemas e subsistemas analisados, verificando em seguida as falhas que afetam cada função e todos os modos de falha que levam a cada falha. Para cada modo de falha, analisam-se os efeitos e define-se a necessidade de ações para reduzir a possibilidade de ocorrência deste evento, eliminá-lo ou, simplesmente controlar os efeitos indesejáveis. O objetivo deste trabalho é o estudo das principais falhas, modos de falha de compressores semi-herméticos alternativos de sistemas de refrigeração, suas ocorrências e o comportamento destes equipamentos no seu período de garantia, sob a ótica da confiabilidade. / Refrigeration systems are reparable systems. This means that one can perform maintenance actions on them several times during the system life cycle. The most common refrigeration system is the vapor compression cycle. In this cycle, the compressor is the most complex and expensive component. So, the user should take special care because , beside problems like wear and lubricant lack, the compressor can also suffer damages caused by the incorrect work or fault from the others system components. Among the compressor types, the reciprocating compressor can be considered as the most used in the industrial refrigeration, from lowers capacities to up to 300 kW. Also the reciprocating compressor has some advantages, where its cylinders can be disabled for capacity control purposes. One can perform field maintenance of almost every part for this compressor. The word reliability means the probability of some equipment can not perform its requested function for an established time period, under defined operation conditions.. One of the tools to allow actions to improve the reliability is the failure mode and effect analysis (FMEA). This tool is based on the analyzed function and sub function systems definitions seeking faults that affect each function and all fault modes that lead to every fault. For each fault mode, the effects are analyzed and the need of actions to decrease the occurrence of this event is defined, excluding or control this undesirable events. This work objective is to study the most important faults, fault modes of reciprocating semi-hermetic compressors, its occurrences and its behavior during the guarantee period under reliability point of view.
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Avaliação de tecnologias aplicáveis à medição de pressão em pequenos volumes em compressores de refrigeração

Weege, Tobias Andreas 24 October 2012 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T15:24:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 272819.pdf: 14074476 bytes, checksum: 3b1aa3e8c8b5c4b8621e4b1f54a97d5e (MD5) / Diversos ensaios são realizados nas etapas de pesquisa e desenvolvimento e nas rotinas de controle de qualidade de compressores de refrigeração. Uma grandeza de extrema importância nesse contexto é a pressão em câmaras de compressão. Acompanhando uma tendência generalizada de miniaturização de produtos, também se tem buscado a miniaturização de compressores e, conseqüentemente, das câmaras de compressão. Isso torna a retroação causada pela instrumentação usualmente empregada na medição em questão incompatível com a elevada confiabilidade metrológica requerida. Realizou-se, no presente trabalho, um estudo aprofundado de princípios de medição de pressão potencialmente aplicáveis a pequenas câmaras de compressão. Tendo esse estudo como base, atacou-se o problema em duas frentes: a análise de disponibilidade de mercado de um transdutor de pressão adequado à aplicação e a análise teórico-experimental da viabilidade de desenvolvimento de um transdutor. Resultou da primeira a seleção de dois transdutores para os quais foi realizada uma análise experimental que identificou limitações dos mesmos. Na segunda frente, aprofundou-se a análise nas tecnologias piezoelétrica e extensométrica. Resultou um protótipo com funcionalidades e comportamento metrológicos promissores, mostrando a viabilidade de desenvolvimento de uma transdutor de características adequadas para a aplicação.
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Desenvolvimento de bancada de ensaio para caracterização do comportamento dinâmico de sistemas de medição de deslocamento

Riella, Humberto Leitão 25 October 2012 (has links)
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 2012-10-25T01:16:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285482.pdf: 8350603 bytes, checksum: a1798a5adcf9b4699aaadef537fb87bf (MD5) / A medição do deslocamento do pistão de compressores herméti- cos, por exemplo, na caracterização do diagrama PV, proporciona não somente dados concretos para a etapa de pesquisa e desenvolvimento, como também oferece informações importantes para o controle da qua- lidade desses produtos. Atualmente há uma forte tendência à miniaturi- zação de compressores. Nesse caso, a redução dos volumes das câma- ras de compressão é compensada pelo aumento da frequência de ope- ração. Estudo realizado junto à empresa líder mundial na fabricação de compressores evidenciou que os métodos de medição de deslocamento do pistão para compressores que operam a 60 Hz atendem as neces- sidades. Não há segurança, no entanto, para frequências de operação acima de 100 Hz. Para que esse comportamento seja melhor com- preendido, é necessária a determinação do comportamento dinâmico do transdutor de deslocamento atualmente utilizado, especialmente do atraso de fase. Para determinação do atraso, compara-se o sinal de des- locamento do transdutor atualmente utilizado com o de um transdutor de referência cujo comportamento é conhecido. Essa comparação deve ser feita em diferentes frequências, estabelecendo assim uma tendên- cia para o comportamento do atraso. O objetivo deste trabalho é a construção de uma bancada de testes capaz de simular o deslocamento do pistão de um compressor que opera a frequências elevadas, com possibilidade de controle e seleção da frequência de operação. São mostradas as etapas de desenvolvimento do sistema, com especifica- ção e seleção dos componentes utilizados. Além disso, é proposto um método de cálculo do atraso baseado no cruzamento dos sinais por um valor de referência. Como resultado, tem-se uma bancada funcional e automatizada. Ademais, a validação do método proposto permitiu a caracterização do atraso do transdutor atualmente empregado.
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Simulação numérica dos esforços dinâmicos de baixas frequências transmitidos por compressores recíprocos

Porto, Leandro Lucas Rodrigues 25 October 2012 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T02:18:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 287545.pdf: 3734765 bytes, checksum: 623fb231c183b13cd66540862275250f (MD5) / O conforto acústico do usuário é um parâmetro relevante em projetos de sistemas de refrigeração. A vibração de baixa frequência produzida pelo compressor é uma fonte importante na composição do ruído final. Esta energia vibratória é transmitida aos painéis e componentes do sistema através de caminhos de propagação. A redução dos níveis de vibração e a seleção adequada das características dos caminhos são aspectos importantes na determinação da potência acústica irradiada na baixa frequência. A fonte é caracterizada pela própria vibração do compressor. Os caminhos, pelas tubulações e isoladores que conectam o compressor ao sistema. Este estudo avalia um compressor recíproco hermético de um pistão. Estes compressores estão sempre desbalanceados, entretanto, um balanceamento parcial pode ser realizado para minimizar o efeito da vibração resultante. Técnicas experimentais são alternativas para avaliar e minimizar os níveis produzidos pela fonte e analisar a influência dos caminhos. Para a fonte, pode ser realizado um balanceamento experimental das forças inerciais. A análise experimental dos caminhos é ainda mais complexa pela necessidade de confecção de protótipos para uma vasta quantidade de aplicações do compressor. A prática experimental, portanto, restringe o domínio do problema e representa uma elevada utilização de recursos. O presente estudo utiliza ferramentas numéricas para propor modelos multicorpos e de elementos finitos para simular a vibração e os esforços dinâmicos transmitidos por compressores recíprocos. A proximidade entre os valores numéricos e experimentais proporcionou a validação dos modelos para simular, tanto a vibração do compressor, quanto as forças transmitidas pelos caminhos. A análise dos resultados proporcionou importantes conclusões que permitirão elevar a qualidade dos projetos acústicos dos compressores e dos sistemas de refrigeração. / The pleasantness of the listener is a relevant parameter on refrigeration systems design. The low-frequency vibration produced by the compressor is an important source at final noise composition. This vibration energy is transmitted through different paths to the panels and refrigeration system components. The minimization of vibration levels and a proper selection of paths characteristics are important aspects to the sound power radiated at low frequencies. The source is characterized by the compressor vibration. The paths are the tubes and isolators that connect the compressor to the system. The study evaluates a hermetic reciprocating compressor of one piston. These compressors are always unbalanced, however, a partial balancing can be done to minimize the effect of the resulting vibration. Experimental techniques are alternatives to evaluate and minimize the levels produced by the source and analyze the influence of the paths. For the source, an experimental balancing of the inertial forces can be performed. Making prototypes for a wide range of applications provides more complexity to the path experimental analysis. Therefore, experimental techniques restrict the problem domain and represent high resource request. This study uses numerical tools to propose multibody and finite elements models to simulate the vibration and the dynamic forces transmitted by reciprocating compressors. The good correlation among numerical and experimental results shows that the simulations can be used to predict the vibration and the forces transmitted by the compressor. The results analysis have provided important conclusions that allow improve the acoustic design of the compressors and refrigeration systems.
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Medição de potência elétrica em motores brushless acionados por conversor de frequência

Pereira, Iara Simoni 25 October 2012 (has links)
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 2012-10-25T04:12:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 286045.pdf: 12910737 bytes, checksum: 87b48260fe416af2af75335ba60c3018 (MD5) / Hoje em dia há uma tendência quase que generalizada de diminuiçao de componentes e equipamentos. Com compressores de refrigeração não é diferente. Para que a diminuiçao da câmara de compressão não implique redução da capacidade de refrigeração, é necessário que se aumente a frequência de operação. Avaliações teóricas e experimentais mostraram que motores de alta rotação do tipo brushless podem desempenhar esse papel. No intuito de se avançar no conhecimento tecnológico desses compressores é importante o domínio das inúmeras grandezas que estão envolvidas no processo de desenvolvimento. Rendimento é, sem dúvida, um parâmetro de grande impacto no desenvolvimento do roduto. Rendimento é a razão entre a potência mecânica efetivamente transformada em trabalho e a potência elétrica entregue a máquina. Nesse contexto, este trabalho analisou opções e avaliou experimentalmente a medição da potência elétrica, com baixa incerteza, em motores do tipo brushless na presença de sinais com elevado conteúdo harmônico. Foi realizado um estudo prévio das características dos motores e seu acionamento, bem como das ferramentas matemáticas e métodos que serviram de suporte para o desenvolvimento do trabalho. Alternativas para a medição de potência elétrica foram estudadas. Um equipamento adequado à medição em alta frequência foi selecionado e testado em bancada automatizada de ensaio de motores. A caracterização dos espectros de frequências para os motores avaliados neste trabalho mostrou que a maior parte da potência elétrica se concentra na frequência fundamental e que as amplitudes harmônicas são quase que insignificantes para o sinal de potência elétrica. Em função disso foi mostrado experimentalmente que em tais aplicações wattímetros para medição de sinais de baixa frequência podem apresentar resultados satisfatórios. Uma comparação entre dois equipamentos comerciais de características metrológicas distintas também foi realizada e observou-se que a medição de ambos é bem próxima, chegando a uma diferenca de aproximadamente 3,2% entre os resultados obtidos para os pontos nos quais os motores são ensaiados. A reprodutibilidade do wattímetro WT230 foi analisada e em cinco ciclos de medição o desvio em relação à média foi bastante pequeno, apresentando resultados de at´e 1,5% de diferença (pior caso) entre ensaios. / Nowadays there is a global trend on reducing size of equipments and their parts. The refrigeration compressors are objects of this tendency. Nevertheless, reducing compression chamber#s dimensions implies reducing the refrigeration capacity when this is done without the increase of motor speed. Theoretical and experimental evaluations have shown that high speed brushless motors can perform this role. The R&D process related to the refrigeration compressors deals with several quantities and parameters in order to advance in the technological sense. The motor efficiency is one of such parameters because it relates the mechanical power converted into work and electrical power consumed by the compressor. As a contribution on motor efficiency evaluation, this dissertation presents analysis and experimental evaluations carried out on electrical power measurement. The most important characteristic of this measurement process is deal with high harmonic content signals and low measurement uncertainties. In order to achieve the dissertation goals, prior studies were carried out on: motors and drives characteristics; electrical power measurement methods; mathematical tools and methods suitable for data and signal analysis. A suitable device for high frequency measurement was selected and used in an automated motor testing bench. The frequency spectrum of the evaluated motors showed that the electrical power is concentrated in the fundamental frequency and that harmonics amplitudes are almost negligible. Thus, experimental data indicated that low frequency power meters can provide satisfactory results in such applications. Two commercial power meters - designed for distinct metrological performance - had their measurement results compared on typical motor test conditions and presented maximum difference of 3.2%. The reproducibility WT230 power meter was analyzed in five measurement cycles and presented very small deviations (up to 1.5% in worst case) compared to the average.
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Avaliação da soldagem TIG no selamento de compressores hermétricos para refrigeração

Ietka, Marcos Francisco 25 October 2012 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T08:27:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 286374.pdf: 10425572 bytes, checksum: 8cb91f099f923c13f7c8d7917b701d0b (MD5) / O cenário mundial, sempre preocupante em termos de competição acirrada, exige das empresas, muita capacidade em termos de desenvolvimento tecnológico para se manterem vivas nos mercados em que atuam. Em especial, aquelas empresas nacionais que têm suas receitas baseadas na exportação de seus produtos, estão sendo gravemente afetadas. Frequentemente, especialistas estão procurando por novas tecnologias que permitam reduzir o custo destes produtos. Exemplo desta realidade é o fabricante de compressores para refrigeração. Neste segmento é usado o processo de soldagem MIG, com adição de material para o fechamento das carcaças, que devem ser herméticas. Neste contexto, o presente trabalho buscou pesquisar uma aplicação do processo de soldagem TIG, sem adição de material, visando a redução de custo da operação sem perda da produtividade. A meta foi definir um conjunto de soluções para eliminar a maior barreira que é a baixa velocidade de solda do processo TIG, para evitar o aparecimento de irregularidades no cordão. Este trabalho avaliou diferentes parâmetros de soldagem, misturas de gases de proteção, controle da tensão do arco, distâncias eletrodo-peça, entre outras características para garantir um processo de soldagem adequado a baixos custos e alta produtividade. Testes foram realizados usando como peças de testes as carcaças de compressores. Após a realização de uma série de ensaios, verificou-se a possibilidade de aumentar a velocidade de solda a valores compatíveis ao processo MIG atualmente usado, sem que ocorram irregularidades ou defeitos no cordão de solda. / The world scenario showing up a huge competition, is requiring a strong technological development of the companies which want to be alive in the market. Mainly, those based in their product#s exportation to get better revenues. In such a way, it has been important to get cheaper products, and processes, as well. Day by day specialists are looking for new technologies to allow cost reductions in their factories. An example of this, has been the refrigeration hermetic compressor manufacturers. They are welding the compressor housings with MIG welding process using filler metal. In this background, the present work aimed at researching a new TIG welding process in an autogenous weld version, what means, without filler metal, aiming to get a cost reduction in this operation without looses into the productivity. The main goal was to define important weld solutions to eliminate the biggest barrier which has been the low weld speed of TIG process. This approach made an evaluation of: different welding parameters, shielding gas blends, arc voltage control, best electrode-to-work distance and other features to get a high production rate weld process. Trials were done using compressor housings as welding samples. After the tests, it was verified that there is a way to increase the welding speed in order to get the same values of the present MIG weld process speed, without bead irregularities.
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Desenvolvimento e avaliação de sistema neural para redução de tempo de ensaios de desempenho de compressores

Lima, Vladimir Rodrigues de 25 October 2012 (has links)
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 2012-10-25T12:39:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284635.pdf: 4885627 bytes, checksum: c2aafc84150b8addb4daf7e42a815bd2 (MD5) / Ensaios de compressores constituem uma ferramenta essencial no desenvolvimento de sistemas de refrigeração mais eficientes. Um dos ensaios mais representativos é o de desempenho. Tais ensaios são geralmente realizados em bancadas que apresentam incertezas de medição muito altas quando comparadas aos ganhos incrementais que devem ser analisados. Isso implica uso de técnicas estatísticas e faz com que ensaios tenham que ser replicados. Associando-se a esse fato há um longo tempo demandado por cada ensaio, o que torna evidente a dificuldade e o alto custo associado a tal análise. A demora do ensaio é devida principalmente ao longo tempo que o compressor e a bancada levam para entrar em condições de regime permanente - condição nominal de ensaio. Trabalhos recentes mostraram que é viável reduzir o tempo de ensaio empregando redes neurais artificiais (RNA) para analisar o compressor ainda em condições transitórias. Esta dissertação visa contribuir com a validação da técnica de redução de tempos demandados por ensaios de desempenho de compressores de refrigeração através do uso de redes neurais artificiais (RNA). Nesse contexto, foi avaliada a aplicação da técnica em diferentes compressores sob diferentes condições operacionais. A técnica neural avaliada analisa a evolução dos valores das variáveis de ensaio durante o período transitório e tira conclusões quanto ao instante de entrada em regime de cada uma das variáveis de interesse: consumo; capacidade; COP. Além disso, a técnica neural realiza a inferência do valor final de ensaio das variáveis de interesse logo após a entrada em regime permanente dessas. Um sistema desenvolvido usando tal técnica foi implantado em bancada de ensaios de uma empresa. Os resultados obtidos mostram que a aplicação de RNA pode reduzir drasticamente o tempo demandado por tais ensaios.
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Análise do desempenho termodinâmico de compressores alternativo e de pistão rolante para fins de miniaturização através do aumento da rotação

Bezerra Júnior, Jorge Gonçalves January 2011 (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 2012-10-26T02:15:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 295809.pdf: 3426495 bytes, checksum: c98ec70c2c1255539d1f9f51bc24c449 (MD5) / A presente dissertação considera uma análise numérica comparativa dos desempenhos termodinâmicos de compressores alternativo e de pistão rolante operando com fluido R134a para aplicação em bombas de calor com 1,4kW de capacidade de aquecimento e temperaturas de evaporação e condensação iguais a 10°C e 55°C. O objetivo central do estudo é identificar as principais vantagens e desvantagens de cada compressor, a partir de estimativas de suas eficiências volumétrica e isentrópica. O estudo também contempla uma análise do desempenho desses compressores para fins de miniaturização nessa capacidade de aquecimento, alcançada através do aumento da rotação. Os modelos matemáticos empregados na simulação dos processos de compressão são baseados em formulações integrais da conservação da massa e da conservação da energia, permitindo descrever a evolução da densidade e da temperatura do gás ao longo do ciclo de compressão. O acoplamento a uma biblioteca externa permitiu a obtenção de dados para as demais propriedades termodinâmicas do fluido, tais como a pressão. A dinâmica das válvulas foi modelada através de um sistema massa-mola amortecido com um grau de liberdade, sendo que no compressor alternativo o escoamento nos filtros acústicos de sucção e descarga foi resolvido através do método de volumes finitos para uma formulação unidimensional transiente. Vazamentos e superaquecimento do fluido refrigerante foram também levados em consideração. A fim de tornar coerente a análise comparativa, cada um dos compressores foi otimizado para as condições de operação estabelecidas. Para tanto, incluiu-se uma etapa de otimização geométrica dos compressores cuja função objetivo foi a maximização da eficiência isentrópica. Nas análises comparativas, constatou-se que o compressor de pistão rolante apresentou um desempenho superior ao do compressor alternativo, sendo também mais adequado para projetos que busquem a miniaturização. As principais limitações encontradas nos compressores alternativos estão relacionadas ao volume morto e aos processos de admissão e descarga. Por outro lado, o superaquecimento e o refluxo na sucção são os fenômenos que mais comprometem o desempenho do compressor de pistão rolante. / The present dissertation considers a comparative analysis between the thermodynamic performances of reciprocating and rolling piston compressors for application in heat pumps with 1,4kW of heating capacity. Both compressors adopt R134a as the refrigerant fluid and evaporating and condensing temperatures equal to 10°C and 55°C, respectively. The aim of this study is to identify the advantages and disadvantages of each compressor based on estimates of the main effects that influence their volumetric and isentropic efficiencies. The effect of increasing the speed of each compressor for the purpose of miniaturization at this heating capacity is also investigated with emphasis on their thermodynamic performances. The mathematical models used to simulate the compression processes of both compressors are based on integral formulations of the conservation equations of mass and energy, allowing the prediction of density and temperature of the gas throughout the compression cycle. The coupling to an external library allowed estimates of other thermodynamic properties, such as the pressure in the compression chamber. The valve dynamics was solved by using a single-degree-of-freedom mass-spring-damper model. Pressure pulsation in the suction and discharge systems of the reciprocating compressor was estimated via a one-dimensional formulation for the compressible flow, which was numerically solved with the finite volume method. Leakage and superheating of refrigerant were also taken into account in the modeling of both compressors. In order to guarantee a meaningful analysis, each compressor was previously optimized for the operating conditions established for the comparison. The study shows that the rolling piston compressor performs better than the reciprocating compressor in the specified operating conditions and it is better suited for miniaturization purpose. The major limitations encountered in the reciprocating compressors are related to the inefficiencies caused by both the clearance volume and the suction and discharge processes. On the other hand, gas superheating and backflow in the suction orifice are the phenomena that most compromise the performance of the rolling piston compressor.
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Uma metodologia para a simulação de compressores alternativos durante transientes de partida e desligamento

Link, Rodrigo 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 2012-10-22T14:38:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A constante busca por compressores com melhor desempenho energético e menores níveis de ruído torna cada vez mais freqüentes o desenvolvimento e a utilização de ferramentas de simulação no projeto de seus componentes. A vasta literatura existente sobre o assunto tem como foco principal a análise de sistemas de refrigeração operando em regime permanente. Entretanto, uma série de fenômenos que influenciam o desempenho energético, níveis de ruído e confiabilidade do compressor são fortemente relacionados aos transientes de seu ligamento e desligamento. Desta forma, a análise do efeito desses transientes é fundamental para aumentar o desempenho e a confiabilidade do compressor.

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