Análise do escoamento do fluido refrigerante R-134a em tubos de orifício.

• Ano de defesa: 1998
• Autor(a) principal: Hernandez Neto, Alberto
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Escoamento crítico bifásico; Orifice tubes; Tubos de orifício; Two-phase critical flow
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3132/tde-14102024-142648/

Sistemas de ar condicionado automotivo utilizam tubos de orifício como dispositivo de expansão. Apesar de sua relativa simplicidade, este dispositivo incorpora problemas extremamente complexos do ponto de vista da análise do seu escoamento, como por exemplo: escoamento crítico bifásico e condições de não equilíbro. Além disso, o R-12, fluido refrigerante usualmente utilizado nestes sistemas, está sendo substituído por ser responsável, em parte, pelos efeitos danosos à camada de ozônio. Seu substituto para estes sistemas, em função da proximidade dos valores nas propriedades termodinâmicas e de transporte, é o R134a, cujas características químicas não são prejudiciais ao meio ambiente. Com o intuito de avaliar o desempenho dos tubos de orifício para novos fluidos refrigerantes, foi montado um aparato experimental que permite não só reproduzir a faixa usual de condições de operação para este dispositivo em sistemas de ar condicionado automotivo, mas também pode fornecer condições de operação além desta faixa. Utilizando como fluido de trabalho o R134a, este aparato opera nas seguintes condições: pressão na seção de entrada: 1.000 a 3.200kPa; pressão na seção de saída: 300 a 500 kPa; grau de subresfriamento na seção de entrada: 0 a 45 ´GRAUS´C; título na seção de entrada: 0 a 100%; vazão mássica: 0,01 a 0,10kg/s. Foram realizadas avaliações dos principais parâmetros que influenciam o escoamento nestes dispositivos para umamelhor compreensão do fenômeno estudado. Baseando-se nestas avaliações, foram propostos dois modelos: um modelo analítico e outro semi-empírico. Modelo analítico foi concebido a partir das equações fundamentais de conservação de massa, energia e quantidade de movimento. Suas hipóteses principais estão fundamentadas no modelo homogêneo da teoria de escoamento bifásico. Os resultados obtidos com o modelo analítico foram insatisfatórios (incertezas médias de 20%). Portanto, esforços foram ) concentrados no modelo semi-empírico. Neste último, foram incorporados parâmetros e grupos adimensionais que representassem de maneira adequada o comportamnto dos dispositivos aqui avaliados. O modelo semi-empírico mostrou-se bastante adequado para a representação do escoamento de fluidos refrigerantes através de tubos de orifício para a base de dados avaliada (incerteza média de ´MAIS OU MENOS´ 6,9% para 90% dos dados experimentais). Este modelo foi validado contra outras bases de dados experimentais levantadas na literatura apresentando resultados bastante satisfatórios (incertezas menores que 10% para 90% dos dados experimentais utilizados). Além disso, a capacidade deste modelo foi explorada para faixas de condições de operação e de geometria mais amplas das quais o mesmo foi validado. Para estes testes, o modelo mostrou-se bastante consistente.