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Universidade Federal de Santa catarina (UFSC)
Programa de Pós-graduação em Engenharia, Gestão e Mídia do Conhecimento (PPGEGC)
Detalhes do Documento Analisado

Centro: Não Informado

Departamento: Não Informado

Dimensão Institucional: Pós-Graduação

Dimensão ODS: Ambiental

Tipo do Documento: Dissertação

Título: UMA ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE ESTRATÉGIAS PARA A SIMULAÇÃO TRANSIENTE DE REFRIGERADORES DOMÉSTICOS COM DOIS EVAPORADORES EM PARALELO

Orientador
  • CHRISTIAN JOHANN LOSSO HERMES
Aluno
  • GUILHERME ZANOTELLI DOS SANTOS

Conteúdo

A constante pressão para redução do consumo de energia dos refrigeradores domésticos somada à procura por produtos inovativos por parte dos consumidores, têm direcionado a indústria ao uso de ciclos de refrigeração com arquiteturas complexas. o aumento do grau de complexidade do produto exige um bom entendimento da dinâmica do sistema – não só em termos de transporte de refrigerante de um componente para outro, mas também de transferência de calor para e entre os compartimentos refrigerados – a fim de propor estratégias de controle adequadas. para tanto, existem diversas formas de modelagem transiente do sistema de refrigeração, que podem ser utilizadas. nesse contexto, o presente trabalho tem seu foco voltado à comparação entre duas estratégias distintas de modelagem do comportamento transiente de um aparelho refrigerador: quase-estática e transiente completo. ambas estratégias de modelagem foram aplicadas para simular o comportamento de um refrigerador com dois evaporadores dispostos em paralelo (sendo um para o resfriador e outro para o congelador e ice maker). além dos dois evaporadores com convecção forçada, o sistema é composto por um compressor linear sem óleo, um condensador a ar forçado, uma válvula de 3 vias a montante de dois tubos capilares – um para o congelador e outro para o resfriador – e uma válvula de retenção na saída do evaporador de baixa pressão. para os trocadores de calor, foram propostos modelos com base nas equações de conservação da massa e energia seguindo um esquema de fronteiras móveis para os evaporadores e discretização em volumes finitos para o condensador. para o tubo capilar, uma rede neural foi treinada utilizando resultados de um modelo também baseado nas equações da conservação da massa energia e quantidade de movimento. um modelo semi-empírico foi elaborado para o compressor linear com controle de capacidade por variação do volume da câmara de compressão. por fim, outro modelo semi-empírico foi desenvolvido para a circulação de ar com transferência de calor em um gabinete tipo french-door com congelador montado na parte inferior e ice maker na porta, totalizando 3 compartimentos refrigerados. os parâmetros de fechamento dos modelos matemáticos, como condutância e capacitância térmica das paredes do refrigerador, curvas de desempenho dos trocadores de calor e vazões de ar nos compartimentos refrigerados foram determinados experimentalmente utilizando uma câmara climatizada bem como túneis de vento disponíveis no polo. os modelos foram implementados na linguagem modelica, que permite a solução temporal do sistema de equações diferenciais e algébricas através do integrador de alta performance dassl. as estimativas dos modelos foram comparadas entre si e com resultados experimentais. em relação aos experimentos, o modelo transiente completo apresentou mais acurácia no regime de pull down, porém mostrou certa instabilidade numérica. em contrapartida, o modelo quase-estático se mostrou tão exato quanto a modelagem transiente durante o regime cíclico, porém muito mais robusto. em comparação aos dados experimentais, foi observado um erro rms da ordem de 5 % para o consumo de energia e 2 °c para as temperaturas em ambos os casos. no que diz respeito à velocidade de simulação, o método quase-estático (~13 min/scpu) foi cerca de 6 vezes mais rápido que o método completamente transiente (~2 min/scpu).

Índice de Shannon: 3.75899

Índice de Gini: 0.909496

ODS 1 ODS 2 ODS 3 ODS 4 ODS 5 ODS 6 ODS 7 ODS 8 ODS 9 ODS 10 ODS 11 ODS 12 ODS 13 ODS 14 ODS 15 ODS 16
4,94% 11,53% 4,41% 3,95% 3,45% 3,78% 20,19% 4,66% 6,18% 4,54% 6,25% 9,20% 4,32% 5,43% 2,96% 4,21%
ODS Predominates
ODS 7
ODS 1

4,94%

ODS 2

11,53%

ODS 3

4,41%

ODS 4

3,95%

ODS 5

3,45%

ODS 6

3,78%

ODS 7

20,19%

ODS 8

4,66%

ODS 9

6,18%

ODS 10

4,54%

ODS 11

6,25%

ODS 12

9,20%

ODS 13

4,32%

ODS 14

5,43%

ODS 15

2,96%

ODS 16

4,21%