Resumo

Neste trabalho realizou-se um estudo numérico e experimental sobre o desempenho de condensadores skin aplicados a refrigeradores domésticos. Um modelo matemático foi desenvolvido considerando tanto a transferência de calor para o ambiente externo como para os compartimentos refrigerados. Um modelo bidimensional, utilizando a técnica dos volumes finitos, foi utilizado para subsidiar o desenvolvimento do modelo matemático. O modelo desenvolvido considera a transferência de calor através do tubo, da fita metálica, da chapa externa e da camada de isolamento térmico. O modelo é capaz de estimar a taxa de transferência de calor a partir da geometria do condensador, das temperaturas do ambiente e dos compartimentos refrigerados, da vazão mássica de refrigerante e do estado termodinâmico do fluido refrigerante na entrada do condensador. Numa segunda etapa, o modelo do condensador foi incorporado a um modelo de simulação de sistemas de refrigeração. Dessa forma tornou-se possível avaliar o efeito das características do condensador sobre a capacidade de refrigeração, consumo de energia e coeficiente de performance. Uma base de dados experimentais foi obtida através de ensaios realizados com um refrigerador posicionado no interior de uma câmara com temperatura e umidade controladas e submetido a diferentes condições de funcionamento. Os ensaios foram realizados em regime permanente, ou seja, com o compressor funcionando ininterruptamente sob a ação de resistências elétricas colocadas no interior dos compartimentos refrigerados. Foram utilizados diferentes valores de temperatura ambiente, temperatura do gabinete, temperatura do congelador e rotação do compressor, os quais deram origem a dezesseis pontos experimentais. Além disso, foram registradas imagens termográficas para mapear os campos de temperatura nas paredes externas do refrigerador. As estimativas do modelo foram confrontadas com a base de dados experimentais quando se observou diferenças inferiores a 5%. As estimativas do modelo mostraram ainda que aproximadamente 60% do calor total é rejeitado para o ambiente externo e que os 40% restantes são transferidos para o interior dos compartimentos refrigerados. Além disso, identificou-se que mais de 80% do calor rejeitado para o meio ambiente ocorre por radiação. Os resultados da simulação do sistema de refrigeração permitiram concluir ainda que os parâmetros do condensador com maior efeito sobre o consumo de energia são a condutividade térmica e a espessura da chapa externa e do isolamento térmico. Ficou evidente também que a passagem dos tubos do condensador pela parede do congelador aumenta consideravelmente o consumo de energia.

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