Publicação: Análise do desempenho de refrigeradores termoacústicos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
O estudo de sistemas de refrigeração tem despertado interesse dos pesquisadores,
tendo em vista o grande número de publicações sobre o tema ocorrido nos últimos anos.
Grande ênfase tem sido dada aos refrigeradores termoacústicos em função das vantagens
tecnológicas, econômicas e o baixo impacto ambiental que estes dispositivos apresentam
quando comparadas com os refrigeradores convencionais. O estudo do fenômeno termoacústico
é fundamental para a compreensão e aplicação destes sistemas de refrigeração.
Este trabalho apresenta um estudo do efeito termoacústico em um duto aberto utilizando ar
como fluido de trabalho. A interação termoacústica é modelada analiticamente e as equações
que regem o fenômeno são obtidas. O programa DeltaEc é utilizado para calcular o
comportamento do refrigerador em regime permanente. Modelos de elementos finitos são
desenvolvidos. Utiliza-se o programa Ansys ® para determinar as freqüências naturais e os
modos de vibrar do duto contendo o fluido e o programa Ansys CFX® para o estudo do efeito
termoacústico em regime transiente. A validação foi realizada por uma banca experimental,
que permitiu obter resultados satisfatórios com relação ao software DeltaEc e o Ansys®,
e as limitações do Ansys-CFX®.
Abstract
The research interest on refrigeration systems has increased in the last years as indicated
by the great number of scientific publications in the last years. The research on thermoacoustic
refrigerator and its application has been significant, justified by the technological,
economic and enviromental advantages of these devices when compared with conventional
refrigeration systems. So the study of the thermoacoustic phenomenon is fundamental to
understand the behavior and the application of these refrigeration systems. This work
presents a study of the thermoacoustic effect inside an open duct using air as the working
fluid. The thermoacoustic analytical model is developed to obtain the equations that
represent the thermoacoustic effect. The software DeltaEC is used to calculate the steady
state behavior of the system. Finite element models with refined geometry are also formulated.
The software Ansys ® is used to calculate the natural frequencies, the vibration modes,
and the harmonic response of the refrigerator. The software Ansys CFX ® is used to analyse
transient behavior of the system. In order to validate the computational models, their
results are compared with those obtained from a refrigerator experimental device, which allowed
satisfactory results about DeltaEc and Ansys®, and the CFX limitation to reproduce
this phenomenon.
Palavras-chave
Termodinâmica, Mecânica dos fluidos, Refrigeração, Temoacústico, Thermodynamic, Fluid mechanics, Refrigeration, Thermoacoustic, Refrigeradores
Citação
NASCIMENTO, Andreia Aoyagui. Performance Analysis of Thermo-Acoustic Refrigerator. 2011. 126 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.