| Resumo : |
Uma temperatura ambiente externa extremamente elevada traz vários problemas para um funcionamento adequado de um sistema de refrigeração por compressão de vapor. A diminuição da viscosidade do óleo lubrificante, que reduz a vida útil do compressor, a redução da capacidade de refrigeração e o aumento do consumo de energia são efeitos negativos encontrados em um sistema de refrigeração quando sujeito a altas temperaturas ambientes. Com foco nestes aspectos, este trabalho descreve uma modelagem termodinâmica e um estudo comparativo entre um sistema de refrigeração de um único estágio e um sistema de refrigeração de duplo estágio com um economizador, operando a altas temperaturas ambientes. A comparação do coeficiente de desempenho (COP), da capacidade de refrigeração (Q?evap), da temperatura de descarga T2 e análise de segunda lei entre estes dois ciclos, alterando as temperaturas ambientes externas e os fluidos refrigerantes, fazem parte da análise desse trabalho. Como base para este estudo, é analisado uma unidade de ar-condicionado para fins militares com uma capacidade de refrigeração de 1,5 TR (toneladas de refrigeração), e utilizando o R-407c como fluido refrigerante. Além disso, são avaliados outros refrigerantes com baixo impacto ambiental, como o R-32, R-1234yf, R-410a, e R-1234ze(E). Os modelos consideram a condutância térmica global dos trocadores de calor e a área total do trocador de calor é dividida em fases de fluido correspondentes. A previsão da taxa de transferência de calor latente é realizada utilizando a analogia de Lewis. Um compressor scroll de duas fases é modelado com base na regressão da curva apresentada na literatura. Através do método de substituição sucessiva e do método de bisseção é alcançada uma solução para a operação do ciclo sob várias condições internas e externas. Com a análise dos dados de saída, é possível encontrar um COP mais elevado para o sistema de duplo estágio com economizador, independentemente do fluido refrigerante, devido à presença da pressão intermediária, produzindo uma redução da potência de entrada do compressor, e um aumento do COP e da capacidade de refrigeração. Estes resultados destinam-se a ser utilizados como ferramenta para a concepção de sistemas de ar-condicionado eficientes sob temperaturas ambientes extremamente elevadas, reduzindo a emissão de carbono e o impacto do aquecimento global causado pelo sistema de ar-condicionado. |