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Modelação térmica do compressor recíproco linear operando sem óleo lubrificante

By Maurício Júlio de Oliveira

Abstract

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014.O superaquecimento do fluido refrigerante no processo de sucção reduz as eficiências volumétrica e isentrópica de compressores recíprocos usados em sistemas de refrigeração. A presente dissertação considera a modelação térmica de um compressor recíproco operando sem óleo lubrificante. O método de volumes finitos foi adotado para a solução da condução de calor nos componentes sólidos e do escoamento de fluido refrigerante no interior da carcaça. A fim de reduzir o custo computacional, o ciclo de compressão no interior do cilindro foi modelado com uma formulação integral transiente, mas de forma acoplada ao restante do domínio de solução. O modelo desenvolvido foi adotado para a previsão dos campos de velocidade e temperatura, bem como do fluxo de calor em diferentes regiões do compressor. Em termos da distribuição de temperatura, diferenças pontuais entre resultados numéricos e experimentais foram observadas para os sólidos e para o gás, sendo levantadas hipóteses para justificá-las. Apesar disso, o modelo forneceu previsões em boa concordância com as medições em quatro diferentes condições de operação, especialmente em relação ao superaquecimento do gás de sucção e a parâmetros de eficiência do compressor. Uma vez que não necessita de calibração experimental, o modelo desenvolvido é particularmente útil no projeto de compressores.<br>Abstract : Suction superheating acts to reduce the volumetric and isentropic efficiencies of small reciprocating compressors adopted for household refrigeration. This dissertation considers the thermal modeling of an oil-free linear compressor. The finite volume method was adopted for the solution of both the heat conduction in solids components and the flow of refrigerant inside the compressor shell. In order to reduce the computational cost, the compression cycle inside the cylinder was modeled via a transient lumped formulation, but in a coupled manner with the model for the remainder of the solution domain. The developed model was adopted to predict the velocity and temperature fields and heat flux in different regions of the compressor. In terms of temperature distribution, some difference between numerical and experimental results was observed in specific regions of solid components and gas. Nevertheless, the model presented was able to predict estimates in good agreement with measurements, especially for gas suction superheating and efficiency parameters, in four different operating conditions. The model does not require experimental calibration, being particularly useful in compressor design

Topics: Engenharia mecânica, Compressores, Calor, Transmissão
Year: 2014
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.RI_UFSC:oai:repositorio.ufsc.br:123456789/129249
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