Avaliação teórica e experimental da fração de vazio em escoamentos bifásicos em máquinas de compressão a vapor

AUTOR(ES)

Cleyder Francisco Lima

DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

O domínio do escoamento bifásico do fluido no evaporador é fundamental para o projeto e controle do sistema, permitindo gerenciar o rendimento deste trocador e de todo o sistema frigorífico. O volume de fluido em seu no interior deve ser tal que no final do trocador exista somente fluido na fase vapor e, ao mesmo tempo, se consiga máxima eficiência na evaporação convectiva ao longo de sua área de troca. Uma ferramenta importante que auxilia no controle do escoamento bifásico do fluido é a determinação da fração de vazio. O conhecimento da fração de vazio em misturas bifásicas é muito importante para um completo entendimento da hidrodinâmica dos fluidos associada ao escoamento multifásico. O objetivo principal deste trabalho foi a determinação experimental da fração de vazio do fluido refrigerante R134-a em um escoamento bifásico estratificado para diferentes valores de vazão e de temperatura. A fração de vazio foi determinada através da leitura da coluna de líquido em imagens registradas do fluido refrigerante escoando através de uma seção de testes constituída por um tubo de vidro. Essa seção encontra-se na entrada de um evaporador de um banco de testes de máquinas frigoríficas, no qual a rotação do compressor, a temperatura de evaporação e de condensação e os graus de superaquecimento e de subresfriamento do refrigerante podem ser ajustados em vários valores. Correlações retiradas da literatura especializada foram utilizadas para calcular os valores da fração de vazio nos diferentes pontos de operação do banco experimental. Um estudo comparativo entre os valores experimentais e teóricos da fração de vazio foi realizado, e concluiu-se que a correlação de Hughmark mostrou-se a mais precisa para estimar o valor da fração de vazio, apresentado variação menor que 5% em relação aos valores experimentais. Com essa correlação, e usando um modelo simples de transferência de calor para estimar os comprimentos das zonas de escoamentos bifásicos, o inventário de refrigerante no evaporador e no condensador pode ser determinado para os diferentes pontos de operação do sistema. Assim sendo, a determinação da fração de vazio através do modelo Hughmark, e a sua aplicação para a obtenção do inventário de refrigerante, torna-se uma ferramenta poderosa para o correto carregamento de fluido frigorífico no sistema. Com este procedimento é possível a minimização de erros quanto à carga de refrigerante, visto que um parâmetro inicial muito próximo ao necessário já será antevisto.

ASSUNTO(S)

engenharia mecânica teses. escoamento bifasico teses.

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