Modelagem do escoamento e da transferência de calor ao longo de tubos capilares não adiabáticos
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Data
2012-04-23
Autores
Silva, Marcelo Camargo da [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Neste trabalho, apresenta-se um modelo numérico do escoamento e da transferência de calor, no regime transiente, de fluidos refrigerantes no interior de tubos capilares, largamente usados como dispositivos de expansão em sistemas de refrigeração e condicionamento de ar de pequeno porte. Os tubos capilares aqui analisados formam, em parte de suas extensões, um trocador de calor em contracorrente com a linha de sucção do compressor, conhecido como trocador de calor tubo capilar-linha de sucção. A análise do comportamento dinâmico do escoamento é de fundamental importância, pois os tubos capilares são usados em sistemas de refrigeração, que geralmente são controlados pelo método liga-desliga. Tal escoamento é assumido unidimensional e, dependendo da condição no tempo, é dividido em uma região onde o fluido refrigerante encontra-se no estado de líquido sub-resfriado, outra de escoamento bifásico líquido-vapor e outra de vapor superaquecido. O tubo capilar é considerado reto, horizontal, com diâmetro constante e o fenômeno de metaestabilidade do escoamento é desconsiderado. Implementa-se no modelo o procedimento para a simulação de transientes de partida do sistema. A solução do sistema de equações diferenciais, usando o método de Volumes Finitos, é obtida ao longo do tubo até que a condição de bloqueio seja alcançada, ou até que a pressão de evaporação seja atingida, caso o escoamento não esteja bloqueado. Os resultados obtidos são comparados com os dados experimentais disponíveis na literatura e obtidos a partir de outros modelos
This work presents a numerical model to simulate unsteady flow and heat transfer along nonadiabatic capillary tubes, commonly used as expansion devices in small refrigeration and air conditioning systems. These capillary tubes form with the suction line of the compressor, in part of their extension, a counter flow heat exchanger. Such device is called capillary tubesuction line heat exchanger. Analysis of the flow dynamic behavior is very important, since the capillary tubes are used in refrigeration systems generally controlled by on-off method. The flow along the straight and horizontal capillary tube, with constant inner diameter, is divided, depending of time condition, into three regions: a single-phase flow of subcooled liquid, a two-phase flow region and a single phase of flow superheat. The flow is taken as one-dimensional and the metastable flow phenomenon is neglected. The procedure for simulation of the start-up transient period of the system is implemented in the model. The solution of the governing equations is obtained using the Finite Volume method, along the tube until the blocking condition is reached, or until the evaporation pressure is reached, if the flow is not blocked. The numerical results obtained are compared with the experimental date from the literature and with results obtained from other models
This work presents a numerical model to simulate unsteady flow and heat transfer along nonadiabatic capillary tubes, commonly used as expansion devices in small refrigeration and air conditioning systems. These capillary tubes form with the suction line of the compressor, in part of their extension, a counter flow heat exchanger. Such device is called capillary tubesuction line heat exchanger. Analysis of the flow dynamic behavior is very important, since the capillary tubes are used in refrigeration systems generally controlled by on-off method. The flow along the straight and horizontal capillary tube, with constant inner diameter, is divided, depending of time condition, into three regions: a single-phase flow of subcooled liquid, a two-phase flow region and a single phase of flow superheat. The flow is taken as one-dimensional and the metastable flow phenomenon is neglected. The procedure for simulation of the start-up transient period of the system is implemented in the model. The solution of the governing equations is obtained using the Finite Volume method, along the tube until the blocking condition is reached, or until the evaporation pressure is reached, if the flow is not blocked. The numerical results obtained are compared with the experimental date from the literature and with results obtained from other models
Descrição
Palavras-chave
Calor - Transmissão, Escoamento bifasico, Refrigeração, Ar condicionado, Heat transfer
Como citar
SILVA, Marcelo Camargo da. Modelagem do escoamento e da transferência de calor ao longo de tubos capilares não adiabáticos. 2012. 104 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, 2012.