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dc.creatorQueiroz, Marcus Vinícius Almeida-
dc.date.accessioned2022-04-06T20:19:13Z-
dc.date.available2022-04-06T20:19:13Z-
dc.date.issued2022-02-25-
dc.identifier.citationQUEIROZ, Marcus Vinícius Almeida. Análise experimental de um sistema de refrigeração cascata comercial com HFC e HFO/R744. 2022. 145 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.110pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34601-
dc.description.abstractThis study presents the use of alternative refrigerant and components for commercial refrigeration systems using a cascade subcritical CO2 refrigeration system. The main goal of this work aims to replace the HFC-134a, widely used commercially in cascade systems, for less environmentally impacting fluids (HFOs), guaranteeing the temperatures and cooling capacities of the system, thus comparing energy efficiency, and consequently the environmental impact. The experimental apparatus consists of a R744 reciprocating compressor and an electronic expansion valve that promotes the direct evaporation of CO2 inside a cold room (2.3m x 2.6m x 2.5m). The high temperature HT cycle consists of a reciprocating compressor for R134a, an electronic expansion valve, and an air-cooled condenser with the temperature controlled. It also has an intermediate plate heat exchanger LLSLHX, and another plate exchanger, which is at the same time the condenser for R744 and the evaporator for R134a, completing the configuration. Subsequently, a gas-cooler was installed in the low-temperature LT cycle. Finally, a direct drop-in was performed in the system, replacing the HT fluid with HFO-1234yf and HFO-513A. The energy analysis of the original system (R134a/R744) was performed for a range of condensing temperatures from 36 to 48 °C, with air temperatures inside the cold chamber from -20 to-5.2 °C, cooling capacities of 3.62 ± 0.01 to 3.75 ± 0.01 kW, and COP of 0.94 ± 0.02 to 1.06 ± 0.02. In the second stage, with the installation of a gas-cooler, a reduction in the air temperature inside the cold chamber of approximated 2 °C was observed, the cooling capacity of the system reduced by an average of 0.25 kW or 6.7 %, while the COP reduced by 3.9%. Subsequently, in the third stage of results, the performance results were obtained similar to the modified system (R134a/R744 with gas-cooler), concluding that the proposed fluids (R513A and R1234yf) for direct drop-in of R134a in a cascade system with R744, have an energy similarity ensuring the effectiveness of substitution. Regarding the environmental analysis to the alternative systems, the TEWITOTAL for Brazil, presented a reduction of approximately 36% for the R513A/R744 pair and 59% for the R1234yf/R744 pair, which is the best drop-in option for a subcritical cascade system with R744.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectRefrigeraçãopt_BR
dc.subjectRefrigerationpt_BR
dc.subjectCascatapt_BR
dc.subjectCascadept_BR
dc.subjectR744pt_BR
dc.subjectR134apt_BR
dc.subjectR513Apt_BR
dc.subjectR1234yfpt_BR
dc.subjectTEWIpt_BR
dc.subjectdrop-inpt_BR
dc.titleAnálise experimental de um sistema de refrigeração cascata comercial com HFC e HFO/R744pt_BR
dc.title.alternativeExperimental analysis of a commercial cascade refrigeration system with HFC and HFO/R744pt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor1Bandarra Filho, Enio Pedone-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8157552858330455pt_BR
dc.contributor.referee1Porto, Matheus Pereira-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4538051688419864pt_BR
dc.contributor.referee2Santos, Daniel Dall'Onder dos-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7847006276264872pt_BR
dc.contributor.referee3Carvalho, Solidonio Rodrigues de-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/8943889945992814pt_BR
dc.contributor.referee4Parise, José Alberto Reis-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/0940801179974135pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1685398396982171pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoEste estudo apresenta o uso de componentes e fluidos refrigerantes alternativos para sistemas de refrigeração comercial utilizando um sistema de refrigeração com CO2 subcrítico em cascata. O objetivo principal desse trabalho visa substituir o HFC-134a, muito utilizado comercialmente em sistemas cascata, por fluidos menos impactantes ambientalmente (HFOs), garantindo as temperaturas e capacidades de refrigeração do sistema, comparando assim a eficiência energética, e consequentemente o impacto ambiental. A bancada experimental consiste em um compressor alternativo para R744 e uma válvula de expansão eletrônica que promove a evaporação direta do CO2 dentro de uma câmara fria (2,3m x 2,6m x 2,5m). O ciclo de alta temperatura consiste em um compressor alternativo para R134a, uma válvula de expansão eletrônica, e um condensador a ar com temperatura controlada. Possui ainda um trocador de calor de placas intermediário LLSLHX, e outro trocador de placas, que é ao mesmo tempo, o condensador para o R744 e o evaporador para R134a completando a configuração. Posteriormente, fora instalado no ciclo de baixa temperatura um gas-cooler. Por último, foram realizados drop-in diretos no sistema, substituindo o fluido de AT, pelos HFO-1234yf e HFO-513A. A análise energética do sistema original (R134a/R744) foi realizada para uma faixa de temperaturas de condensação de 36 a 48 °C, com valores de temperaturas do ar dentro da câmara fria de -20 a -15,2 °C, com capacidades de refrigeração de 3,62 ± 0,01 a 3,75 ± 0,01 kW, e COP de 0,94 ±0,02 a 1,06 ± 0,02. Na segunda etapa, com a instalação de um gas-cooler, observou-se uma redução da temperatura do ar dentro da câmara fria em cerca de 2 °C, a capacidade de refrigeração do sistema reduz em média 0,25 kW ou 6,7 %, enquanto o COP reduziu 3,9%. Posteriormente, na terceira etapa de resultados, obtiveram-se resultados energéticos semelhantes ao sistema modificado (R134a/R744 com gas-cooler), concluindo que os fluidos propostos (R513A e R1234yf) para drop-in direto do R134a em um sistema cascata com R744, possuem similaridade energética garantindo a eficácia da substituição. Com relação à análise ambiental, o TEWITOTAL para o Brasil, dos sistemas alternativos possuem valores com redução em aproximadamente de 36 % para o par R513A/R744 e 59 % para o par R1234yf/R744, sendo essa a melhor opção de drop-in para um sistema cascata subcrítico com R744.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.sizeorduration145pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.110pt_BR
dc.orcid.putcode111079387-
dc.crossref.doibatchideb19df5b-7029-48bd-a53b-06022b145932-
dc.subject.autorizadoEngenharia mecânicapt_BR
dc.subject.autorizadoRefrigerantes - Refrigeraçãopt_BR
dc.subject.autorizadoMecânica dos fluidospt_BR
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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