Estudo experimental da limitação de escoamento em contracorrente na condensação de R-134a em tubos verticais e inclinados de pequeno diâmetro

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Hense, Daniel
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128778
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014
id UFSC_bf3c3c495852dea751179cd41c4d746f
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/128778
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Estudo experimental da limitação de escoamento em contracorrente na condensação de R-134a em tubos verticais e inclinados de pequeno diâmetroEngenharia mecânicaRefrigeraçãoEscoamento bifasicoCompressoresDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014Compressores que não utilizam óleo lubrificante possibilitam diferentes arranjos dos componentes em sistemas de refrigeração. Uma vez que o retorno do óleo ao cárter do compressor deixa de ser um requisito de projeto, há mais liberdade para se posicionar os trocadores de calor relativamente ao compressor. Contudo, nem todas as configurações de sistema são possíveis, já que o retorno de refrigerante líquido(condensado) do condensador para o compressor ainda deve ser evitado.As transições que delimitam as condições na qual o escoamento bifásico ocorre em paralelo ou contracorrente são estudadas dentro do tópico denominado limitação de escoamento em contracorrente. Este fenômeno é estudado desde 1960, visando prever o ponto no qual se inicia o arrasto de líquido, ponto referenciado em inglês como onset of flooding. Grande parte dos estudos foram realizados para par de fluidos ar-água sem presença de condensação, apenas em estudos mais atuais se começou a estudar fluidos refrigerantes com condensação. Apesar de todo trabalho experimental envolvendo este fenômeno, os mecanismos que levam ao início de arrasto não são totalmente conhecidos hoje em dia, de modo que testes experimentais ainda são a principal fonte para previsão de sua ocorrência. Assim é difícil extrapolar linhas de transição para fluidos ou condições de operação diferentes. Para evitar o retorno de condensado deve-se garantir que a condição de operação na descarga do compressor esteja acima da transição de reversão de escoamento, dada quando um filme ascendente para e inicia o escoamento em contracorrente. Historicamente as motivações de estudo da limitação de escoamento em contracorrente estiveram ligados ao início de arrasto de filme, sendo esta a transição mais estudada que a reversão de escoamento. A relevância do presente trabalho está em estudar a transição de reversão de escoamento para R-134a em condensação para tubo de diâmetro 5mm e inclinações 90°, 60° e 30°. Uma bancada experimental foi projetada e montada para permitir a medição e visualização em alta velocidade do ponto de reversão de escoamento. O super aquecimento, pressão de condensação e vazão mássica na entrada da seção de testes eram controlados e a variação da taxa de condensação possibilitava obter diferentes condições de operação na saída da seção de testes, local onde a visualização foi realizada. Os dados de medição e as imagens foram obtidas simultaneamente para cada teste. Foram testadas 17 condições, totalizando 264 pontos experimentais. Os resultados experimentais foram analisados e comparados com as correlações propostas na literatura. Foram propostos coeficientes empíricos para prever os pontos de filme estacionário e reversão de escoamento, também foram analisadas e sugeridas modificações em abordagens para prever a influência de propriedades dos fluidos nas transições.<br>Abstract: Oil-free compressors enable different architectures in refrigeration system design, however some heat exchanger arrangements enable occurrence of condensate flow reversal to the compressor. Liquid presence in the compressor should be avoided, since it is one of the main factors in mechanical failure. The condensate back-flow occurs in counter-current to the compressor discharge vapor, the transitions between co-current and counter-current flow are studied in the counter-current flow limitation (CCFL) topic. This phenomenon is studied since 1960, aiming to predict the condition in which the liquid film starts to be dragged partially by the gas, point which is known as onset of flooding. Most of the works on this topic deal with adiabatic studies with separated airwater injection, only recently experimental work have been developed with refrigerant fluids and condensation. Despite all experimental work the flooding phenomena is still not fully understood today, and testing and empirical correlations are the primary means to predict its occurrence.Thus it is difficult to extrapolate transition curves to different fluid and operation conditions. In order to assure that no condensate will flow back to the compressor, the discharge operation condition should be above the flow reversal transition line. Due to technical motivation in nuclear power plants and reflux condensation columns, the emphasis in studying CCFL was in the flooding point, therefore the reflux condensation point was less studied. This work aim is to investigate experimentally the onset of flow reversal in upflow condensation of R134a refrigerant in vertical and inclined small diameter tubes. A experimental test facility was designed and constructed to allow measurements and high-speed visualization of flow reversal condition. The vapour superheat, condensation pressure and mass flow were controlled at the test section inlet and due condensation rate variation in the test section different operation conditions were obtained at the outlet, location where the visualization is realized. 264 experimental point in 17 operation conditions were obtained, where measurements and visualization were realized simultaneously for all experiments. Experimental results were analysed and compared to correlations to predict CCFL transitions, also different dimensionless group approach to comprise fluid properties were tested. New empirical constants were suggested to Wallis correlation and the Re group was added in the approach of fluid properties influence.Barbosa Junior, Jader RisoUniversidade Federal de Santa CatarinaHense, Daniel2015-02-05T20:20:06Z2015-02-05T20:20:06Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis207 p.| il., tabs., grafs.application/pdf330571https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128778porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2015-02-05T20:20:06Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/128778Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732015-02-05T20:20:06Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Estudo experimental da limitação de escoamento em contracorrente na condensação de R-134a em tubos verticais e inclinados de pequeno diâmetro
title Estudo experimental da limitação de escoamento em contracorrente na condensação de R-134a em tubos verticais e inclinados de pequeno diâmetro
spellingShingle Estudo experimental da limitação de escoamento em contracorrente na condensação de R-134a em tubos verticais e inclinados de pequeno diâmetro
Hense, Daniel
Engenharia mecânica
Refrigeração
Escoamento bifasico
Compressores
title_short Estudo experimental da limitação de escoamento em contracorrente na condensação de R-134a em tubos verticais e inclinados de pequeno diâmetro
title_full Estudo experimental da limitação de escoamento em contracorrente na condensação de R-134a em tubos verticais e inclinados de pequeno diâmetro
title_fullStr Estudo experimental da limitação de escoamento em contracorrente na condensação de R-134a em tubos verticais e inclinados de pequeno diâmetro
title_full_unstemmed Estudo experimental da limitação de escoamento em contracorrente na condensação de R-134a em tubos verticais e inclinados de pequeno diâmetro
title_sort Estudo experimental da limitação de escoamento em contracorrente na condensação de R-134a em tubos verticais e inclinados de pequeno diâmetro
author Hense, Daniel
author_facet Hense, Daniel
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Barbosa Junior, Jader Riso
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Hense, Daniel
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia mecânica
Refrigeração
Escoamento bifasico
Compressores
topic Engenharia mecânica
Refrigeração
Escoamento bifasico
Compressores
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014
publishDate 2014
dc.date.none.fl_str_mv 2014
2015-02-05T20:20:06Z
2015-02-05T20:20:06Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 330571
https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128778
identifier_str_mv 330571
url https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128778
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 207 p.| il., tabs., grafs.
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_ 1808652414777032704

Registros relacionados