Resumo

Uma das maiores ineficiências termodinâmicas de compressores de refrigeração doméstica é associada à transferência de calor que ocorre à medida que o fluido refrigerante escoa pelo sistema de sucção e entra na câmara de compressão. O principal efeito deste processo, usualmente denominado superaquecimento, é a diminuição da eficiência volumétrica, devido à redução da densidade do gás, e da eficiência isentrópica, uma vez que o trabalho específico de compressão aumenta com a temperatura inicial de compressão. Para uma análise adequada do superaquecimento e de propostas para reduzir os seus efeitos negativos, deve-se ter meios de avaliar a distribuição de temperatura do compressor em diferentes alternativas de projeto. Contudo, as temperaturas nos componentes do compressor são afetadas por diversos fenômenos que interagem entre si, tornando a simulação do campo de temperatura particularmente difícil. O presente trabalho considera o desenvolvimento de um modelo para a simulação térmica de compressores alternativos de refrigeração, formado pela combinação de uma formulação integral para a convecção de calor em regiões de escoamento de gás e óleo lubrificante e uma formulação diferencial tridimensional para a condução de calor em componentes sólidos. Os coeficientes de transferência convectiva de calor são avaliados de correlações da literatura a fim de evitar a necessidade de medições para fins de calibração. Em função da presença de geometrias complexas de escoamento, para as quais não existem correlações disponíveis, procedeu-se uma análise de sensibilidade via DoE a fim de identificar aqueles coeficientes que necessitam maior atenção. O modelo foi aplicado na simulação térmica de um compressor alternativo em três condições de operação e as previsões de distribuição de temperatura e transferência de calor se mostraram em boa concordância com dados experimentais.

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