Projeto e construção de uma bomba de calor a CO2 operando em ciclo transcrítico e modelagem dinâmica do conjunto evaporador solar-válvula de expansão

• Autor(a) principal: Ralney Nogueira de Faria
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9AQGAF
• topic: Evaporador solar; Modelagem dinâmica; Bomba de calor; CO2; Engenharia mecânica; Bombas de calor

Recentemente, o interesse pelos fluidos naturais tem aumentado por parte das indústrias e comunidade cientifica como forma de substituição aos tradicionais CFCs e HCFCs. O CO2 apresenta-se, então, como uma das alternativas mais promissoras principalmente em bombas de calor para aquecimento de água residencial. Neste trabalho, desenvolveu-se uma análise teórica e investigação experimental do comportamento dinâmico do conjunto evaporador solar-válvula de expansão de uma bomba de calor de CO2 operando em modo transcrítico a ser utilizada no aquecimento de água para uso residencial. O CO2 apresenta propriedades termodinâmicas peculiares que influenciam diretamente no comportamento dinâmico dos sistemas que o utilizam como fluido refrigerante principalmente em relação a parâmetros como: coeficiente convectivo e perda de pressão. Bombas de calor operando com evaporadores solares apresentam COP mais elevados do que as bombas tradicionais, e parâmetros como a radiação solar, temperatura ambiente, área do coletor e o fluido refrigerante influenciam diretamente a eficiência térmica desses sistemas. Modelos matemáticos para o evaporador solar e válvula de expansão foram desenvolvidos utilizando-se das equações de conservação de massa, quantidade de movimento, energia e de correlações extraídas da literatura desenvolvidas exclusivamente para o CO2. Os resultados obtidos através dos modelos do conjunto evaporador solar-válvula de expansão foram comparados aos resultados obtidos experimentalmente num protótipo construído com dados obtidos na literatura. Medições relativas a temperatura e pressões permitiram a avaliação do perfil de temperatura que foram comparados em relação aos valores alcançados pelo uso do modelo. O estudo comparativo permitiu concluir que o modelo desenvolvido apresenta-se como uma ferramenta bastante útil para análise do comportamento dinâmico da bomba de calor.