Resumo

Neste trabalho o fenômeno da obstrução de tubos capilares em sistemas de refrigeração de pequena e média capacidade e que empregam HFC134a como refrigerante e óleo éster como lubrificante foi estudado. Para tanto, construiu-se uma bancada experimental com capacidade de controlar e medir todas as variáveis envolvidas no processo. Um projeto fatorial de experimentos foi executado avaliando o efeito das seguintes variáveis e nas seguintes faixas, sobre a redução do fluxo de massa: pressão (11bar e 14bar), grau de subresfriamento (7,5ºC e 12,5ºC), diâmetro (0,57mm e 0,79mm) e comprimento do tubo capilar (3m e 4m), concentração de óleo (0,5% e 1,0%) e tipo de ácido presente na composição química dos óleos ésteres (foram utilizados os óleos RL7H e α8E, respectivamente com ácido linear e ramificado). Os testes foram realizados ao longo de um período fixo de dosagem de óleo de 10 dias. Os experimentos mostraram que o tipo de ácido é a variável com maior efeito sobre a obstrução, em particular, que o óleo formado com ácido linear obstrui mais do que aquele formado com ácido ramificado. Em média, a redução percentual do fluxo de massa foi de 27% nos testes com óleo RL7H contra 15% naqueles com óleo α8E. Medições da vazão de nitrogênio através dos tubos capilares foram também realizadas antes e após os experimentos. Os resultados indicaram que essa técnica fornece vazões sempre inferiores às observadas com HFC134a. Desenvolveu-se também um modelo matemático para simular o escoamento de HFC134a puro e de misturas HFC134a/óleo éster, com e sem efeitos de adsorção de óleo. Uma analogia com a deposição de partículas em superfícies sólidas foi utilizada para simular a adsorção do óleo éster, o que permitiu concluir que o fenômeno é governado principalmente pela difusão molecular do óleo em refrigerante e pelo arraste na parede do tubo capilar. As previsões do modelo para o escoamento de HFC134a puro reproduziram de forma razoável os resultados experimentais para o fluxo de massa, dentro de uma banda de erro de ±10%. Desprezando-se aspectos de adsorção concluiu-se que o efeito do óleo sobre o escoamento é desprezível, provocando alterações no fluxo de massa de ±0,2%. O modelo completo foi comparado com resultados experimentais, quando verificouse que dos 16 pontos experimentais analisados, 10 (62%) se encontraram dentro de uma banda de erro de ±20%, plenamente aceitável para o fenômeno físico em questão.

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