Análise numérico-experimental de compressores alternativos em transientes periódicos típicos de refrigeradores domésticos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Diniz, Marco Carrilho
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/193951
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2018.
id UFSC_5179ec17b04c6e04768cb787684f10f5
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/193951
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Análise numérico-experimental de compressores alternativos em transientes periódicos típicos de refrigeradores domésticosEngenharia mecânicaRefrigeradoresCompressoresTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2018.Compressores alternativos herméticos são projetados considerando condições de operação em regime permanente e seguindo procedimentos definidos em normas. Por outro lado, na maior parte dos refrigeradores domésticos o controle da capacidade de refrigeração é realizado através da operação on-off do compressor. A operação cíclica causa transientes de pressão e de temperatura, deixando clara a discrepância entre a condição de operação adotada no projeto do compressor e a sua condição efetiva de operação no sistema. O objetivo deste trabalho é analisar o desempenho de compressores alternativos operando em condições transientes de refrigeradores domésticos. Inicialmente, um compressor instrumentado foi montado em um refrigerador doméstico, tendo-se medido as temperaturas de componentes do compressor e o diagrama indicado do ciclo de compressão (p-V) em uma ampla faixa de condições de operação. Em seguida, foi desenvolvido um modelo detalhado para simulação do compressor em condições transientes do sistema, o qual é capaz de prever a dinâmica das válvulas e as pulsações de pressão nos filtros de sucção e descarga. As previsões do modelo foram comparadas às medições, observando-se diferenças inferiores a 3 °C para as temperaturas médias e 4% para o consumo de energia. O modelo detalhado do compressor foi posteriormente integrado em um modelo semi-empírico para o sistema de refrigeração. Após a validação, o modelo do sistema foi utilizado para analisar o efeito de modificações no projeto do compressor sobre o desempenho do refrigerador em condições de transiente periódico. Em certos casos, como quando se reduz o volume morto, o modelo indicou que o benefício de um compressor mais eficiente operando no sistema é apenas marginal, devido ao aumento de irreversibilidades nos demais componentes do sistema. Em outras simulações, envolvendo redução do superaquecimento do refrigerante, aumento da eficiência do motor elétrico e mudança da velocidade do compressor, o modelo previu redução perceptível do consumo de energia do refrigerador. As análises mostraram que o modelo é uma ferramenta importante para o desenvolvimento de compressores alternativos herméticos visando a redução do consumo de energia de refrigeradores domésticos.Abstract: Hermetic reciprocating compressors are often designed considering steady-state operating conditions and following standardized procedures. However, in most household refrigerators, the cooling capacity is controlled through alternate periods in which the compressor is either operating (on) or not operating (off). Since the on-off cycling gives rise to pressure and temperature transients, the operating conditions of the compressor in a refrigerator can be significantly different from that considered for its design. The main objective of this work is to analyze the performance of reciprocating compressors operating under transient conditions of household refrigerators. For that, an instrumented compressor was mounted in a household refrigerator to allow for measurements of compressor internal temperatures and the indicator diagram (p-V) of the compression cycle. In addition, a detailed model was developed to simulate reciprocating compressors under transient system conditions, which considers aspects such as valve dynamics and pressure pulsations in the suction and discharge mufflers. Model predictions were in good agreement with measurements, with differences lower than 3 °C for average temperatures and 4% for energy consumption. The detailed compressor model was then integrated into a semi-empirical model for the refrigeration system. After validation, the model was used to analyze the effect of modifications in the compressor design on the refrigerator performance under on-off cycling conditions. In some cases, such as when the dead volume is reduced, the model indicated that the benefits of a more efficient compressor operating in the system are insignificant, due to the increase in the irreversibility in the remaining components of the cycle. On other hand, in simulations that involved reduction of suction superheating, increase in electrical motor efficiency and compressor speed variation, a noticeable decrease in the refrigerator energy consumption was achieved. These analyses showed that the model can be important for the design of reciprocating compressors aimed at reducing the energy consumption of household refrigerators.Deschamps, César JoséUniversidade Federal de Santa CatarinaDiniz, Marco Carrilho2019-03-22T04:02:00Z2019-03-22T04:02:00Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis260 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf355825https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/193951porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-03-22T04:02:00Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/193951Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732019-03-22T04:02Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Análise numérico-experimental de compressores alternativos em transientes periódicos típicos de refrigeradores domésticos
title Análise numérico-experimental de compressores alternativos em transientes periódicos típicos de refrigeradores domésticos
spellingShingle Análise numérico-experimental de compressores alternativos em transientes periódicos típicos de refrigeradores domésticos
Diniz, Marco Carrilho
Engenharia mecânica
Refrigeradores
Compressores
title_short Análise numérico-experimental de compressores alternativos em transientes periódicos típicos de refrigeradores domésticos
title_full Análise numérico-experimental de compressores alternativos em transientes periódicos típicos de refrigeradores domésticos
title_fullStr Análise numérico-experimental de compressores alternativos em transientes periódicos típicos de refrigeradores domésticos
title_full_unstemmed Análise numérico-experimental de compressores alternativos em transientes periódicos típicos de refrigeradores domésticos
title_sort Análise numérico-experimental de compressores alternativos em transientes periódicos típicos de refrigeradores domésticos
author Diniz, Marco Carrilho
author_facet Diniz, Marco Carrilho
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Deschamps, César José
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Diniz, Marco Carrilho
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia mecânica
Refrigeradores
Compressores
topic Engenharia mecânica
Refrigeradores
Compressores
description Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2018.
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018
2019-03-22T04:02:00Z
2019-03-22T04:02:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 355825
https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/193951
identifier_str_mv 355825
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/193951
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 260 p.| il., gráfs., tabs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808652128731791360

Registros relacionados