Investigação experimental do vazamento na folga pistão-cilindro de compressores alternativos de refrigeração

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Nicoluzzi, Murilo Ferreira
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/240963
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2022.
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spelling Investigação experimental do vazamento na folga pistão-cilindro de compressores alternativos de refrigeraçãoEngenharia mecânicaGásCompressoresDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2022.Vazamentos de fluido refrigerante reduzem de forma significativa as eficiências volumétrica e isentrópica de compressores alternativos de refrigeração doméstica, podendo até mesmo inviabilizar seus empregos em sistemas de refrigeração de baixa capacidade. Um dos caminhos pelos quais o fluido refrigerante vaza é a folga formada entre o cilindro e o pistão, induzido principalmente pela diferença de pressão entre a câmara de compressão e o ambiente interno do compressor. Apesar de algumas análises numéricas estarem disponíveis na literatura, existem poucas investigações experimentais sobre o vazamento de fluido refrigerante na folga pistão-cilindro devido à dificuldade em se construir uma bancada de testes adequada. Assim, há uma carência de dados experimentais para a validação de modelos numéricos, geralmente usados na otimização de compressores. O objetivo desse trabalho é investigar o vazamento na folga pistão-cilindro para diferentes dimensões de folga, velocidades do compressor e condições de operação, representadas pelas temperaturas de evaporação e condensação. Os resultados mostraram que o vazamento aumenta com as temperaturas de condensação e evaporação e decai com o aumento da velocidade do compressor. Além disso, resultados de modelos disponíveis na literatura foram comparados com as medições, sendo observada boa concordância quando adotam formulação de escoamento de fluido compressível. Por fim, duas correlações empíricas foram desenvolvidas a partir das medições para estimar o vazamento. Uma dessas correlações, desenvolvida através do Teorema dos s de Buckingham, foi identificada como a mais conveniente em termos de usabilidade e acurácia, com erro médio de 8,9%.Abstract: Leakage of refrigerant significantly reduces the volumetric and isentropic efficiencies of reciprocating compressors adopted in household systems and may even make their use in low-capacity refrigeration systems unfeasible. One of the ways in which the leakage of refrigerant takes place is through the gap formed between the cylinder and the piston, induced mainly by the pressure difference between the compression chamber and the internal environment of the compressor. Despite some numerical analyses available in the literature, there are few experimental investigations on refrigerant leakage in the piston-cylinder gap due to the difficulty in building a suitable test bench. Thus, there is a lack of experimental data for the validation of numerical models that are generally used in the optimization of compressors. The objective of this work is to investigate the leakage through the piston-cylinder gap for different gap dimensions, compressor speeds and operating conditions, represented by the evaporating and condensing temperatures. The results showed that leakage increases with the evaporating and condensing temperatures and decreases with the compressor speed. Furthermore, results from models available in the literature were compared with the measurements, and good agreement was observed when the compressible fluid flow formulation was adopted. Finally, two empirical correlations were developed from the measurements to estimate leakage. One of these correlations, developed through Buckingham's ps Theorem, was identified as the most convenient in terms of usability and accuracy, with a mean error of 8,9%.Deschamps, César JoséUniversidade Federal de Santa CatarinaNicoluzzi, Murilo Ferreira2022-10-21T16:59:44Z2022-10-21T16:59:44Z2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis97 p.| il., gráfs.application/pdf378658https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/240963porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-10-21T16:59:44Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/240963Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732022-10-21T16:59:44Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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