Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-12-29T03:02:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2014 / A demanda por sistemas de refrigeração compactos tem se tornado cada vez mais incisiva e com isso aumenta o número de componentes especiais para este tipo de aplicação, chamada de meso-sistema de refrigeração. Tanto para aumentar a eficiência dos sistemas em miniatura quanto para atender a demanda por sistema de capacidade variável o dispositivo de expansão aplicado a este tipo de sistema deve ser muito bem dimensionado e selecionado. O Objetivo deste trabalho é estudar a expansão de HFC-134a através de diferentes tipos de dispositivos de expansão, o capilar convencional e o capilar pulsante, buscando entender os fenômenos físicos por trás de tal aplicação e fornecer modelos matemáticos que possam atender a esta demanda e auxiliar no dimensionamento de meso-sistemas. Para tanto um aparato experimental foi projetado e construido com a finalidade de reproduzir um meso-sistema de refrigeração operando em diferentes condições de operação e onde as principais variávels de interesse são monitoradas para posterior análise. Tal análise experimental é feita através do projeto fatorial dos experimentos. A primeira parte do trabalho contempla a aplicação de capilares de diâmetro reduzido para atender as especificações de operação. Fica clara a relevância do diâmetro interno em relação a vazão mássica. Os modelos trabalhados prevêem em média as vazões mássicas com mais de 90 % dos dados entre ± 10% e RMS de 6%. Ainda nesta etapa são realizados testes com ingestão de vapor pelo capilar, ilustrando quão sensível é o sistema a tal condição. Na segunda parte do trabalho o estudo é focado em capilares pulsantes, onde uma associação de válvula PWM, uma câmara intermediária e um capilar formam o conjunto de expansão pulsante. Os resultados experimentais mostram que o fator mais relevante para tal aplicação é a fração de abertura da válvula e que variando este parâmetro e dimensionando adequadamente o diâmetro e comprimento do capilar associado é possível ter uma ampla faixa de controle de capacidade. Os modelos propostos nesse caso tem maior dificuldade para capturar a física do escoamento e por isso apresentam dispersão da ordem de ± 30% para a vazão e superestimam as pressões no interior da câmara intermediária.<br> / Abstract : The demand for compact refrigeration systems has become increasingly more effective and thus increases the number of special components for this type of application, called meso- cooling system. Both to increase the efficiency of miniature systems as to meet the demand for the variable system capacity expansion device applied to this type of system should be carefully sized and selected. The goal of this work is to study the expansion of HFC - 134a through different types of expansion devices , a conventional capillary tube and a pulsating capillary tube , seeking to understand the physical phenomena behind such application and provide mathematical models that can help on the project of meso- scale systems . For such an experimental apparatus was designed and constructed for the purpose of playing a meso - cooling system operating at different operating conditions and where the main variables of interest are monitored for further analysis. Such experimental analysis is done using factorial design of experiments The first part of the work describes the application of small diameter capillaries tubes to meet the specifications of operation. It is clear the relevance of the internal diameter than the mass flow . The models predict mass flow rate of more than 90 % of the data between ±10% and ± 6% RMS. This stage intake tests with steam are performed by capillary illustrating how sensitive is the system to such a condition . In the second part of the study is focused on pulsating capillaries , where a combination of PWM valve, an intermediate chamber and a capillary form the set of pulsed expansion. Experimental results show that the most relevant factor for this application is the fraction of valve opening and that varying this parameter and properly sizing the diameter and length of the associated capillary is possible to have a wide range of capacity control . The proposed models have greater difficulty to capture the flow physics and therefore present dispersion of ± 30 % for flow and overestimate the pressures inside the intermediate chamber.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/157332 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Lara, João Fábio Parise de |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Melo, Claudio |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 184 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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