Influencia da formação de geada em evaporadores do tipo tubo-aletado usando um modelo distribuído

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Pimenta, Caio Cezar Neves
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Evaporador de tubo-aletado; Formação de geada; Refrigerador doméstico; Modelo distribuído; Desempenho; Tube-fin evaporator; Frost formation; Household refrigerator; Distributed model; Performance
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/190705

Evaporadores são trocadores de calor usados em sistemas de refrigeração com a função de transferir calor do ambiente a ser refrigerado. As baixas temperaturas de operação desses trocadores de calor favorecem a formação de geada sobre suas superfícies. O acúmulo de geada, dependendo de sua espessura, pode reduzir a capacidade de refrigeração do evaporador e, consequentemente, reduzir também o desempenho do sistema de refrigeração. Neste trabalho apresenta-se um modelo distribuído para analisar a influência da formação e do adensamento de geada sobre o desempenho de evaporadores do tipo tubo-aletado, comumente usados em refrigeradores frost-free. O escoamento do fluido refrigerante no interior dos tubos é considerado unidimensional e dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico e outra de vapor superaquecido. A queda de pressão do escoamento no interior dos tubos é considerada. As equações fundamentais de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação de energia são usadas para modelar o escoamento do fluido refrigerante. Na região bifásica o escoamento é analisado segundo o modelo homogêneo. A equação da conservação da energia na parede do tubo também é resolvida, para o cálculo da distribuição de temperatura ao longo dessa parede. Do lado do ar, os princípios de conservação da massa, quantidade de movimento e de conservação da energia são empregados para simular a formação e crescimento da geada sobre a superfície do evaporador. O sistema de equações governantes é integrado numericamente e resolvido iterativamente por substituições sucessivas. Os resultados obtidos pelo modelo apresentam boa concordância em relação aos dados experimentais disponíveis na literatura. Considerando toda faixa analisada de temperatura do refrigerante na entrada do evaporador, -25,9 °C a -20,2°C, os desvios absolutos médios entre os resultados calculados e os dados experimentais em relação à capacidade de refrigeração do evaporador e à massa de geada formada são, respectivamente, 8,1% e 6,0%. Dentre todos os testes realizados, durante o intervalo de tempo de quatro horas ocorreu uma redução média de 8 % na capacidade de refrigeração do evaporador em razão da concentração de geada sobre a superfície dos tubos e aletas.