Título
[en] SIMULATION OF A REFRIGERATION SYSTEM WORKING WITH NANO-FLUIDS AS SECONDARY FLUID
Título
[pt] SIMULAÇÃO DE UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO OPERANDO COM NANOFLUIDO COMO FLUIDO SECUNDÁRIO
Autor
[pt] JUAN CARLOS VALDEZ LOAIZA
Vocabulário
[pt] REFRIGERACAO
Vocabulário
[pt] NANOPARTICULA
Vocabulário
[pt] SIMULACAO
Vocabulário
[en] REFRIGERATION
Vocabulário
[en] NANOPARTICLE
Vocabulário
[en] SIMULATION
Resumo
[pt] Estudou-se, numericamente, a utilização de nanofluidos como fluidos
secundários em sistemas de refrigeração por compressão de vapor. Foi
desenvolvido um modelo de simulação de um sistema água-água com
compressor alternativo e condensador e evaporador de tubo duplo reto. O
método de multi-zonas foi utilizado na simulação dos trocadores de calor. As
zonas bifásicas, por sua vez, foram discretizadas para levar em conta a variação
local do coeficiente de transferência de calor. No caso do condensador
determinou-se o coeficiente de transferência de calor a partir de um mapa de
escoamento bifásico. No evaporador o nanofluido escoa na seção circular
(interna) enquanto que o refrigerante escoa na seção anular. Um programa
baseado na plataforma EES foi desenvolvido para a solução do sistema de
equações algébricas não lineares resultantes do modelo matemático. Os
resultados da simulação mostram que, para a mesma capacidade frigorífica, a
área de troca de calor no evaporador e a queda de pressão no lado do
refrigerante diminuem quando: (i) a concentração volumétrica das nanopartículas
e a temperatura do fluido-base aumentam; (ii) o diâmetro das nanopartículas
diminui. Observou-se, também, que a queda de pressão do lado do nanofluido e,
conseqüentemente, a potência de bombeamento, aumentam com a
concentração volumétrica de nanopartículas, mas diminuem para diâmetros das
nanopartículas menores e temperaturas mais elevadas do fluido-base. Os
resultados para um sistema típico mostraram que o uso de nanofluidos como
fluidos secundários pode levar a uma redução de até 6% na área do evaporador,
quando comparado com o fluido-base convencional.
Resumo
[en] The use of nanofluids as secondary coolants in vapor compression
refrigeration systems was numerically studied. A simulation model for a liquid-towater
heat pump, with reciprocating compressor and straight double-tube
condenser and evaporator was studied. The multi-zone method was employed in
the modeling of the heat exchangers. By their turn, the two-phase regions of both
condenser and evaporator were discretized to take into account the local
variation of the refrigerant condensing and boiling heat transfer coefficients. In
the condenser two-phase region, the local heat transfer coefficient was
determined as a function of the governing two-phase flow regime. The nanofluid
was supposed to flow through the inner circular section of the evaporator, while
the refrigerant was left to the annular passage. A computational program, based
on EES (Engineering Equation Solver) package, was developed to solve the
resulting non-linear system of algebraic equations. Different nanoparticles (Cu,
Al2O3, CuO and TiO2) were studied for different volumetric concentrations and
particle diameters. Simulation results have shown that, for a given refrigerating
capacity, evaporator area and refrigerant-side pressure drop are reduced when:
(i) the volumetric concentration of nanoparticles and nanofluid temperature
increase; (ii) the diameter of nanoparticles decrease. Also, nanofluid-side
pressure drop and, consequently, pumping power, increase with nanoparticle
volumetric concentration and decrease with nanoparticle diameter and nanofluid
temperature. Results from a typical case-study indicated an evaporator area
reduction of up to 6%, with the use of nanofluids as secondary coolant, if
compared to the conventional base-fluid (H2O).
Orientador(es)
JOSE ALBERTO DOS REIS PARISE
Coorientador(es)
FRANK CHAVIANO PRUZAESKY
Banca
JOSE ALBERTO DOS REIS PARISE
Banca
SERGIO LEAL BRAGA
Banca
HELCIO RANGEL BARRETO ORLANDE
Banca
FRANK CHAVIANO PRUZAESKY
Banca
ENIO PEDONE BANDARRA FILHO
Catalogação
2009-11-04
Apresentação
2009-04-16
Tipo
[pt] TEXTO
Formato
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Idioma(s)
PORTUGUÊS
Referência [pt]
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=14553@1
Referência [en]
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=14553@2
Referência DOI
https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.14553
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