[en] COMPARATIVE STUDY BETWEEN MAGNETIC REFRIGERATION AND VAPOR COMPRESSION REFRIGERATION

[pt] ESTUDO COMPARATIVO ENTRE REFRIGERAÇÃO MAGNÉTICA E REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR

[pt] JOSE EDUARDO SANSON DE PORTELLA CARVALHO

[pt] BOMBA DE CALOR

[pt] FATOR DE UTILIZACAO

[pt] COP

[pt] CAPACIDADE FRIGORIFICA

[pt] REGENERADOR MAGNETICO ATIVO

[pt] EFEITO MAGNETOCALORICO

[pt] REFRIGERACAO MAGNETICA

[en] HEAT PUMP

[en] UTILIZATION FACTOR

[en] COP

[en] COOLING CAPACITY

[en] ACTIVE MAGNETIC REFRIGERATOR

[en] MAGNETOCALORIC EFFECT

[en] MAGNETIC REFRIGERATION

[pt] Refrigeração magnética é uma tecnologia emergente e com um grande potencial de crescimento, que pode vir a substituir a tradicional tecnologia por compressão de vapor. Os materiais utilizados pelo refrigerador magnético não incluem refrigerantes nocivos ao meio ambiente, dado que não possuem Potencial de Depleção do Ozônio (ODP) ou Potencial de Aquecimento Global (GWP). Esta tecnologia utiliza o efeito magnetocalórico, propriedade intrínseca de certos materiais. Este efeito se baseia na magnetização e desmagnetização adiabática do material, com o propósito de criar um diferencial de temperatura. Um regenerador é constituído por este mesmo material, e é submetido a quatro processos distintos: magnetização, cold blow, desmagnetização e hot blow. Estes quatro processos constituem o ciclo de um regenerador magnético ativo, que simula um ciclo de Brayton. É proposto um dispositivo formado pelo regenerador constituído de gadolínio, dois trocadores de calor (um frio e um quente) e um dispositivo capaz de distribuir o fluxo de água pelo sistema. O dispositivo simula uma bomba de calor, que utiliza o efeito magnetocalórico para criar um gradiente de temperatura no regenerador, de forma a aquecer e resfriar o fluido que vem a trocar calor com os respectivos trocadores de calor. Um modelo unidimensional é desenvolvido simulando o dispositivo. O principal objetivo do trabalho é estipular o comportamento da temperatura através do regenerador, a capacidade frigorífica e o COP do dispositivo. Investiga-se também um parâmetro utilizado para medir a eficiência do sistema, o fator de utilização, e como a sua escolha consegue aprimorar a avaliação da eficiência do dispositivo. É feita uma comparação direta entre as tecnologias de refrigeração magnética e por compressão de vapor. Os principais parâmetros para a análise são: a capacidade frigorífica, custo e volume.

[en] Magnetic refrigeration is an emerging technology with a great potential of growth, which can substitute, in future, the traditional technology of vapor compression. The refrigerants used by the magnetic refrigerator are not harmful to environment, since they have no Ozone Depletion Potential (ODP) or Global Warming Potential (GWP). This technology exploits the magnetocaloric effect, an intrinsic property of certain materials. This effect is observed in the adiabatic magnetization and demagnetization of the material, with the purpose of creating a temperature differential. The regenerator is composed by this material, and is submitted to four distinct process: magnetization, cold blow, demagnetization and hot blow. This four process, constituting what today is known by active magnetic regenerator cycle, which simulates the Brayton cycle. A device is proposed formed by the gadolinium regenerator , two heat exchangers (a cold and hot one) and a displacer. The device simulates a heat pump, which uses the magnetocaloric effect to create a temperature gradient in the regenerator, so that it can heat or cool the working fluid which exchanges heat at both heat exchangers. An unidimensional model is developed to simulates this device. The principal objective of this work is predict the temperature behaviour across the regenerator, the cooling capacity and the COP of the device. A parameter known as utilization factor is investigated to measure the system efficiency, and how to define this factor is important to improve the device efficiency.A direct comparison between the magnetic refrigeration and vapor compressor refrigeration technologies is carried out. The main parameters for this analysis are: cooling capacity, cost and size.

JOSE ALBERTO DOS REIS PARISE

2018-03-20

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.33316