Simulação do escoamento em uma rede de dutos de um sistema de condicionamento de ar

Abstract

Neste trabalho apresenta-se a necessidade da Heating Cooling, empresa instaladora de ar condicionado industrial, viabilizar o uso de um software para calcular a perda de carga na rede de duto de ar condicionado, ou para simular numericamente a passagem de ar ao longo da linha, observando visualmente quais pontos estão críticos para o insuflamento do ar. Foi escolhido o uso de um software para realizar simulações numéricas pela melhor visualização dos resultados. Com o intuito de validar o seu uso, foram comparados os valores médios de velocidade nas saídas do duto que foram obtidos de forma prática e teórica. Assim, pode-se determinar a velocidade de entrada necessária no duto para atender a demanda necessária de ar em um ambiente a ser condicionado. Primeiramente foi realizado o experimento em um duto com duas saídas, fabricado pela empresa, e um ventilador centrífugo, que foi acoplado na entrada do duto. Utilizou-se um anemômetro digital como instrumento para medir as velocidades na saída do ventilador e nas saídas do duto, calculando posteriormente a média dos valores obtidos. Depois, uma simulação foi realizada em um software comercial que se baseia no Método dos Volumes Finitos para discretizar o modelo analisado, utilizando como uma das condições de contorno o valor da velocidade média na saída do ventilador. Após a simulação, foram gerados os valores médios de velocidade nas saídas dos dutos. Ao comparar os resultados, notou-se que os valores médios gerados pela simulação se mostraram superiores em relação aos valores médios obtidos no experimento. No entanto, existem valores medidos no experimento que são superiores ao valor médio obtido na simulação. O fato dos valores experimentais serem inferiores foi justificado devido à imprecisão do instrumento de medição.

This work presents the need for Heating Cooling, an industrial air conditioning installation company, to enable the use of a software to calculate the pressure drop in the air conditioning duct network, or to numerically simulate the air flow along the line, observing visually which points are critical to air inflation. The use of software to perform numerical simulations was chosen for better visualization of the results. In order to validate its use, a comparison of the average values of velocity at the duct exits that were obtained in a practical and theoretical way is performed. Thus, it can determine the required inflow velocity in the duct to supply the required air demand in an environment to be conditioned. First, the experiment was carried out in a duct with two exits, manufactured by the company, and a centrifugal fan, which was coupled to the duct entrance. A digital anemometer was used as an instrument to measure the velocities at the fan output and at the duct exits, calculating afterwards the average values of velocities. Then, the simulation was performed in a commercial software that is based on the Finite Volume Method to discretize the analyzed model, using as one of the boundary conditions the value of the average velocity at the fan output. After the simulation, the average velocity values were generated at the duct exits. When comparing the results, it was noticed that the average values generated by the simulation are higher than the average values obtained in the experiment. However, there are values measured in the experiment that are higher than the average value obtained in the simulation. The fact that the experimental values were lower was justified due to the imprecision of the measuring instrument.