Aperfeiçoamento de tubos de vórtices para operação em baixas pressões e viabilidade de acionamento por módulos fotovoltaicos

Thales Aragão¹; Diego Pinho¹; Paulo Rocha¹; Maria Silva¹; Ully Sousa¹

¹ Universidade Federal do Ceará

doi:10.20906/CPS/CON-2016-0802

Resumo

O tubo de vórtice foi inventado em 1933 pelo físico francês Georges J. Ranque. O físico alemão Rudolf Hilsch melhorou o projeto e publicou em 1947, dando um nome para o dispositivo. É um equipamento que permite a produção de ar frio quando ar comprimido escoa tangencialmente para dentro da câmara de vórtice através de uma entrada estreita. Ele tem sido largamente utilizado nos campos de esfriamento industrial, como no resfriamento de partes de máquinas e de cabines, arrefecimento de alimentos e outras aplicações. O presente projeto, realizado no Laboratório de Refrigeração e Ar Condicionado do Departamento de Engenharia Mecânica da UFC, tem como finalidade o aperfeiçoamento desse tubo e a análise de viabilidade do acionamento do compressor por módulos fotovoltaicos, visando saber o custo-benefício de sua instalação. A motivação principal do trabalho está na necessidade de operação em baixas pressões, que proporciona um menor consumo de energia elétrica para a produção de ar comprimido e, consequentemente, a possibilidade de acionamento pelos módulos fotovoltaicos. O tubo em estudo possui as seguintes partes: um ou mais bocais de entrada, uma câmara de vorticidade, um tubo para condução do ar quente, um tubo para condução de ar frio, uma válvula de controle para a saída de ar quente; há ainda um compressor que vai alimentar o tubo. Ar comprimido entra na câmara de vorticidade e depois se divide em dois fluxos, um se desloca pelo lado maior do tubo, sendo essa a extremidade quente. Ao encontrar a válvula reguladora uma parte desse ar volta e sai pela extremidade fria, tudo isso ocorre sem quaisquer partes móveis. Até hoje não há nenhuma teoria bem clara que possa explicar o fenômeno de separação de energia que ocorre dentro tubo, mas alguns aspectos podem influenciar na eficiência do mesmo, como o número de bocais na câmara de vorticidade. Em testes realizados com 4 e 6 bocais, descobriu-se que as temperaturas máximas e mínimas alcançadas foram maiores com o tubo de 4 bocais. Para o tubo com 4 bocais as temperatura

Palavras-chave: Tubo de vórtice ; Módulos fotovoltaicos ; Aperfeiçoamento