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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Análise experimental da operação de substituição do R22 do sistema de refrigeração operando com compressor scroll
Other Titles: Experimental analysis of R22 replacement operation in cooling system with scroll compressor
metadata.dc.creator: Panato, Victor Hugo
metadata.dc.contributor.advisor1: Bandarra Filho, Enio Pedone
metadata.dc.contributor.referee1: Carvalho, Solidônio Rodrigues de
metadata.dc.contributor.referee2: Porto, Matheus Pereira
metadata.dc.description.resumo: Este trabalho busca soluções práticas para sistemas de refrigeração que contribuem para a problemática da degradação do meio ambiente. O objetivo é alterar o fluido de trabalho original do sistema de refrigeração e, ainda, identificar no universo de opções, o melhor substituto. Para isso, uma bancada experimental foi construída e é constituída por um compressor scroll com capacidade de 12 kW, originalmente projetado para o R22, assim como, trocadores de calor tipo tubo em tubo e uma válvula de expansão eletrônica (VEE). O sistema foi devidamente instrumentado, de forma a possibilitar a avaliação da capacidade de refrigeração e do COP. Cada substituição no sistema original, ou seja, cada processo de drop-in, contribui na confirmação da singularidade de aplicações do compressor scroll. Inicialmente, foram executados experimentos para construção das superfícies de respostas e metamodelos, de forma a possibilitar a análise dos limites do sistema. Após essa etapa, novos testes foram executados em toda a faixa de operação. Iniciando pela rotação do compressor a 60 Hz e 100% de abertura da VEE. Posteriormente, os limites de cada refrigerante alternativo foram testados. Os resultados mostraram-se restritivos tanto ao tipo de fluido ensaiado, como às condições de operação do ciclo de compressão de vapor. O Hidrocarboneto (HC) R1270 operou em condição limitada, ao passo que o R410A nem mesmo atingiu condições de regime permanente. Os refrigerantes que apresentaram melhor adaptação ao sistema de refrigeração foram os HFCs R404A, R438A e R134a. Em sequência, foi realizada análise de desempenho de cada refrigerante, operando com 90% da massa inicial. Como resultado, foi alcançado uma modesta ampliação da região de aplicações do sistema, no entanto, os valores de COP foram os menores encontrados, com exceção do R404A. Por fim, a estimativa dos impactos ambientais de cada fluido foi calculada por meio do método TEWI. O R1270, mesmo com limitações operacionais, apresentou o melhor resultado, enquanto o R438A foi o mais danoso ao meio ambiente.
Abstract: This works focus on practical solutions for cooling systems that contribute to solve the problem of environmental degradation. The aim is to change the original cooling system working fluid, and identify in the universe of choices, the best alternative fluid. Thus, a experimental facility was built and, is consisted of a scroll compressor with capacity of 12 kW, originally designed for R22, as well as tube-in-tube heat exchangers and an electronic expansion valve (VEE). The system was properly instrumented, in order to enable the assessment of cooling capacity and COP. Each replacement on the original system, so, each drop-in process, contributes to confirming the uniqueness of the scroll compressor applications. In the beginning, tests were carried out to build the response surface and metamodels, so enable analyze the system boundaries. After this, new tests were carried out in all operation range. Starting with the operation frequency of 60 Hz and 100% opening VEE. Later, the boundaries of each the alternative refrigerant were tested. The results showed restriction to the type of fluid tested as well as to the operating conditions of the vapor compression cycle. The hydrocarbon (HC) R1270 operated in a limited conditions whereas R410A even reached steady state conditions. Refrigerants that showed better adaptation to the cooling system were HFCs R404A, R438A and R134a. In sequence, it was conducted performance analysis for each refrigerant operating with 90% of initial charge. As a result it was achieved a slight expansion of the system application region, however, the COP values were the lowest ones, except for the R404A. Finally, the estimation of environmental impacts of each fluid was calculated by the TEWI method. The R1270, even with operating limitations, showed the best results, while the R438A presented the worst result for the environment.
Keywords: Drop-in, R22
Hidrocarbonetos
HFC e TEWI
Hydrocarbons
Refrigeração
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: PANATO, Victor Hugo. Experimental analysis of R22 replacement operation in cooling system with scroll compressor. 2015. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14993
Issue Date: 31-Mar-2015
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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