Estudo experimental da perda de pressão em canais convencionais com o refrigerante R1234yf em ebulição convectiva

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Juan Jose Garcia Pabon
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/32455
Resumo: Novas legislações na Europa, limitam o uso de refrigerantes com alto potencial de aquecimento global, GWP (Global Warming Potential). Atualmente o refrigerante mais usado em equipamentos de média temperatura é o R134a com GWP de 1430, que consequentemente deve ser substituído. O principal substituto é o refrigerante R1234yf, que já em uso no mercado automotivo. O R1234yf possui um GWP menor que 1. Este trabalho apresenta o estudo teóricoexperimental da perda de pressão do fluido refrigerante R1234yf em ebulição em um tubo liso horizontal. Foram realizados testes de perda de pressão para o escoamento bifásico em ebulição convectiva do refrigerante R1234yf para uma faixa de título de vapor (0%-100%), velocidade mássica (200 kg/m²s, 300 kg/m²s e 400 kg/m²s), fluxo de calor (0 kW/m², 7 kW/m² e 14 kW/m²) e para duas temperaturas de evaporação (20°C e 30°C). Foram usadas seções de testes com quatro diâmetros internos: 3,2 mm, 4,8 mm, 6,4 mm 8,0 mm. Os resultados experimentais foram comparados com 19 correlações da literatura. A correlação proposta por Xu e Fang no ano de 2012, foi a melhor com um erro médio absoluto de 20%. Uma nova correlação baseada no parâmetro de Martinelli foi proposta baseada nos resultados obtidos para o fluido R1234yf nas condições estudadas. A correlação apresentou um erro médio absoluto de 17%. Além das correlações, um modelo baseado em redes neurais multicamada foi desenvolvido como uma nova alternativa às correlações tradicionais. Este modelo mostrou um erro médio absoluto de 6%. Finalmente foi mostrado que a perda de pressão em ebulição convectiva do R1234yf é 20% menor quando comparada com o R134a nas condições experimentais testadas
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Foram realizados testes de perda de pressão para o escoamento bifásico em ebulição convectiva do refrigerante R1234yf para uma faixa de título de vapor (0%-100%), velocidade mássica (200 kg/m²s, 300 kg/m²s e 400 kg/m²s), fluxo de calor (0 kW/m², 7 kW/m² e 14 kW/m²) e para duas temperaturas de evaporação (20°C e 30°C). Foram usadas seções de testes com quatro diâmetros internos: 3,2 mm, 4,8 mm, 6,4 mm 8,0 mm. Os resultados experimentais foram comparados com 19 correlações da literatura. A correlação proposta por Xu e Fang no ano de 2012, foi a melhor com um erro médio absoluto de 20%. Uma nova correlação baseada no parâmetro de Martinelli foi proposta baseada nos resultados obtidos para o fluido R1234yf nas condições estudadas. A correlação apresentou um erro médio absoluto de 17%. Além das correlações, um modelo baseado em redes neurais multicamada foi desenvolvido como uma nova alternativa às correlações tradicionais. Este modelo mostrou um erro médio absoluto de 6%. Finalmente foi mostrado que a perda de pressão em ebulição convectiva do R1234yf é 20% menor quando comparada com o R134a nas condições experimentais testadasNew legislation in Europe, limit the use of refrigerants with high global warming potential (GWP). Currently the most widely used refrigerant medium temperature equipment is the R134a with GWP of 1430, which therefore must be replaced. The main substitute is the fluid R1234yf, which is already being used in the automotive industry. The R1234yf has a GWP lower to 1. This work presents the theoretical and experimental study of the pressure drop of the refrigerant R1234yf on boiling in a horizontal smooth tube. Tests were carried out to pressure drop into two-phase flow in convective boiling of refrigerant R1234yf for vapor quality (0% to 100%), velocity mass (200 kg/m²s, 300 kg/m²s and 400 kg/m²s), heat flux (0 kW/m², 7 kW/m², 14 kW/m²) and two evaporation temperatures (20°C and 30°C). The test sections were used with four internal diameters: 3.2 mm, 4.8 mm, 6.4 mm 8.0 mm. The experimental results were compared with 19 correlations of literature. The correlation suggested by Xu and Fang in the year 2012, was the best with a mean absolute error of 20%. A new correlation based on the parameter Martinelli was proposed based on the results obtained for the R1234yf fluid under the conditions studied. The correlation presented a mean absolute error of 17%. In addition, a multilayer neural networks model has been developed. The model showed a mean absolute error of 6%. Finally, it was shown that the pressure drop in convective boiling of R1234yf is 20% lower when compared with R134a in the experimental conditions tested.porUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecanicaUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICAhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia mecânicaEscoamento bifásicoRedes neurais (Computação)R1234yfBaixo GWPPerda de pressãoEscoamento bifásicoRedes neuraisEstudo experimental da perda de pressão em canais convencionais com o refrigerante R1234yf em ebulição convectivainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALPPGEngMecanica_JuanJoseGarciaPabon_TeseDOUTORADO.pdfPPGEngMecanica_JuanJoseGarciaPabon_TeseDOUTORADO.pdfapplication/pdf1480396https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/32455/1/PPGEngMecanica_JuanJoseGarciaPabon_TeseDOUTORADO.pdf5679b01ce960bb00e85e02ef6f3b9427MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/32455/2/license_rdfcfd6801dba008cb6adbd9838b81582abMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82119https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/32455/3/license.txt34badce4be7e31e3adb4575ae96af679MD53TEXTPPGEngMecanica_JuanJoseGarciaPabon_TeseDOUTORADO.pdf.txtPPGEngMecanica_JuanJoseGarciaPabon_TeseDOUTORADO.pdf.txtExtracted texttext/plain159071https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/32455/4/PPGEngMecanica_JuanJoseGarciaPabon_TeseDOUTORADO.pdf.txt8d4af06fd1a2274873cb9fcd69827b6eMD541843/324552020-02-12 03:32:24.427oai:repositorio.ufmg.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2020-02-12T06:32:24Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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