Estudo experimental de uma bomba de calor solar a propano para aquecimento de água dotada de tubo capilar duplo

• Autor(a) principal: André Gonçalves de Oliveira
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/41825
• topic: Bomba de calor assistida por energia solar; Capilar simples; Capilar duplo; Dimensionamento; Radiação solar; Engenharia mecânica; Bomba de calor; Radiação solar

O presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo comparativo entre uma bomba de calor assistida por energia solar à propano funcionando com capilar simples e a mesma bomba de calor funcionando com capilar duplo. O capilar simples da bomba de calor é constituído por um único capilar de 5,60 m de comprimento e diâmetro de 0,064’’. Já o capilar duplo consiste no conjunto com dois tubos capilares, um de 4,00 m de comprimento e diâmetro de 0,064’’ e, outro, de 1,85 m de comprimento e diâmetro 0,050’’. O capilar simples é projetado para atender condições de alta e baixa radiação solar. Já o capilar duplo é projetado para atuar com um capilar para operar em baixa radiação solar e, outro, para alta radiação solar. Os tubos capilares foram dimensionados por modelagem matemática, utilizando o programa EES (Engeneering Equation Solve). Nesta modelagem, a geometria escolhida para os tubos foi a helicoidal, por apresentar uma forma mais compacta. O coeficiente de desempenho (COP) encontrado para o capilar simples e duplo atuando em ambiente de alta radiação solar foi de 2,79 ± 0,33 e 2,92 ± 0,31, respectivamente. Já para ambientes de baixa radiação solar, o COP encontrado para os capilares simples e duplo foi de 2,55 ± 0,36 e 2,64 ± 0,37, respectivamente. Tendo como base os resultados do grau de superaquecimento, os valores apresentados permitiram concluir que não é seguro acionar a bomba de calor com apenas um único capilar, pois o grau de superaquecimento torna-se negativo em baixas radiações solares e, quando exposto a altas radiações solares, alcança o valor de 22 °C. Logo, conclui-se que um único capilar não consegue cobrir a variação da radiação solar ao longo de um dia. Quando se utilizam dois capilares, os resultados apresentados são satisfatórios dentro das condições operacionais analisadas, pois o superaquecimento mantém-se positivo em baixas radiações solares e não ultrapassa o valor de 20 °C quando exposto à altas radiações solares. Logo, analisando a configuração da bomba de calor com capilar duplo, se conclui que é seguro acioná-la ao longo de um dia, com variação de radiação solar.