Resumo

Compressores 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.

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