Análise numérica de condensadores do tipo hot-wall usados em refrigeradores domésticos - Labigalini, Vinícius Brandani [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2013)
Neste trabalho apresenta-se um modelo matemático para análise do desempenho de condensadores do tipo parede-aquecida, hot-wall, usados em refrigeradores domésticos. Essa análise envolve a modelagem, no regime permanente, do escoamento do fluido refrigerante no interior da tubulação do condensador e da transferência de calor por convecção natural e radiação entre a sua superfície externa e o meio externo. No interior do tubo o escoamento é considerado unidimensional e dividido em uma região monofásica de vapor superaquecido, uma região bifásica líquido-vapor e outra em que o refrigerante se encontra no estado de líquido sub-resfriado. Na região bifásica o escoamento é considerado homogêneo, ou seja, consideram-se condições de equilíbrio térmico e hidrodinâmico entre as fases. A queda de pressão no interior do tubo é considerada. Três modelagens distintas para a transferência de calor entre o condensador e o ambiente externo são abordadas: uma considerando o contato direto entre fluido refrigerante e a placa-aquecida, desprezando a resistência térmica da parede do tubo; outra utilizando a modelagem de aleta com extremidade adiabática em contato com o tubo e, por fim, emprega-se uma modelagem de condução bidimensional para a placa aquecida. A solução numérica das equações governantes: equação de conservação da massa, equação da quantidade de movimento e equação de conservação de energia, é obtida usando-se o método de Volumes Finitos. O sistema de equações algébricas resultante é resolvido por substituições sucessivas. O modelo é validado comparando-se seus resultados com os dados experimentais disponíveis na literatura e/ou obtidos por outros modelos.

This work presents a mathematical model to analyze the performance of hot-wall condensers, commonly used in domestic refrigerators. Such analysis involves modeling the steady state refrigerant flow inside the condenser tube and free convection and radiation heat transfer between the outside surface of the condenser and external environment. The refrigerant flow inside the tube is considered one-dimensional and divided in a superheated vapor single-phase region, a two-phase flow region and a subcooled liquid single-phase region. The homogeneous flow model is employed for the two-phase flow, namely, hydrodynamic and thermal equilibrium between phases is taking into account. The refrigerant pressure drop inside the tube is also taking into account. Three distinct models for the heat transfer between the condenser and the external environment are addressed: one considering the direct contact between the refrigerant fluid and the hot wall, neglecting the thermal resistance of the tube wall, another using the fin with adiabatic tip model in contact with the tube, and ultimately employing the two-dimensional conduction heat transfer model on the hot wall. Finite Volume approach is used to obtain the discretization of the governing equations: mass conservation, momentum and energy conservation equations. The resulting set of algebraic equations is solved by successive iterations. The results obtained are compared with experimental data available in the literature.
Numerical analysis of hot-wall condensers type used in domestic refrigerators
Keywords: Condensador de parede-aquecida; Refrigerador doméstico; Escoamento bifásico; Análise de desempenho; Hot-wall condenser; Household refrigerator; Two-phase flow; Performance analysis