[pt] Estudou-se, numericamente, a utilização de nanofluidos como fluidos
secundários em sistemas de refrigeração por compressão de vapor. Foi
desenvolvido um modelo de simulação de um sistema água-água com
compressor alternativo e condensador e evaporador de tubo duplo reto. O
método de multi-zonas foi utilizado na simulação dos trocadores de calor. As
zonas bifásicas, por sua vez, foram discretizadas para levar em conta a variação
local do coeficiente de transferência de calor. No caso do condensador
determinou-se o coeficiente de transferência de calor a partir de um mapa de
escoamento bifásico. No evaporador o nanofluido escoa na seção circular
(interna) enquanto que o refrigerante escoa na seção anular. Um programa
baseado na plataforma EES foi desenvolvido para a solução do sistema de
equações algébricas não lineares resultantes do modelo matemático. Os
resultados da simulação mostram que, para a mesma capacidade frigorífica, a
área de troca de calor no evaporador e a queda de pressão no lado do
refrigerante diminuem quando: (i) a concentração volumétrica das nanopartículas
e a temperatura do fluido-base aumentam; (ii) o diâmetro das nanopartículas
diminui. Observou-se, também, que a queda de pressão do lado do nanofluido e,
conseqüentemente, a potência de bombeamento, aumentam com a
concentração volumétrica de nanopartículas, mas diminuem para diâmetros das
nanopartículas menores e temperaturas mais elevadas do fluido-base. Os
resultados para um sistema típico mostraram que o uso de nanofluidos como
fluidos secundários pode levar a uma redução de até 6% na área do evaporador,
quando comparado com o fluido-base convencional. / [en] The use of nanofluids as secondary coolants in vapor compression
refrigeration systems was numerically studied. A simulation model for a liquid-towater
heat pump, with reciprocating compressor and straight double-tube
condenser and evaporator was studied. The multi-zone method was employed in
the modeling of the heat exchangers. By their turn, the two-phase regions of both
condenser and evaporator were discretized to take into account the local
variation of the refrigerant condensing and boiling heat transfer coefficients. In
the condenser two-phase region, the local heat transfer coefficient was
determined as a function of the governing two-phase flow regime. The nanofluid
was supposed to flow through the inner circular section of the evaporator, while
the refrigerant was left to the annular passage. A computational program, based
on EES (Engineering Equation Solver) package, was developed to solve the
resulting non-linear system of algebraic equations. Different nanoparticles (Cu,
Al2O3, CuO and TiO2) were studied for different volumetric concentrations and
particle diameters. Simulation results have shown that, for a given refrigerating
capacity, evaporator area and refrigerant-side pressure drop are reduced when:
(i) the volumetric concentration of nanoparticles and nanofluid temperature
increase; (ii) the diameter of nanoparticles decrease. Also, nanofluid-side
pressure drop and, consequently, pumping power, increase with nanoparticle
volumetric concentration and decrease with nanoparticle diameter and nanofluid
temperature. Results from a typical case-study indicated an evaporator area
reduction of up to 6%, with the use of nanofluids as secondary coolant, if
compared to the conventional base-fluid (H2O).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:14553 |
| Date | 04 November 2009 |
| Creators | JUAN CARLOS VALDEZ LOAIZA |
| Contributors | JOSE ALBERTO DOS REIS PARISE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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