DIMENSIONAMENTO DE TUBO CAPILAR PARA SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR UTILIZANDO MÉTODO DAS DIFERENÇAS FINITAS
Hugo Augusto Marinho Moreira1; Felipe Vilar Silva1
1 Instituto Federal de Pernambuco
Resumo
Este artigo apresenta um método alternativo para o dimensionamento de tubos capilares adiabáticos para sistemas de refrigeração por compressão de amônia, combinando as equações de conservação de energia e de momento utilizando um processo direto para a solução. Sendo um componente vital dos sistemas de refrigeração, os dispositivos de expansão têm como função provocar uma queda de pressão e regular a taxa de fluxo de massa entre o condensador e o evaporador, necessário para se atingir um determinado estado termodinâmico no evaporado. Os tubos capilares são os dispositivos de expansão mais utilizados, devido principalmente ao seu custo e a faixa de aplicação, além da pouca manutenção e permitir a equalização das pressões, o que permite a utilização de compressores de baixo torque reduzindo o custo da instalação. Suas dimensões variam de 1 a 6 m de comprimento e de 0.5 a 2 mm de diâmetro e são utilizados em sistemas da ordem de 10 KW. Para obter os efeitos desejados diversas combinações de diâmetro interno e comprimento de tubo podem ser utilizados, entretanto, não podem sofrer alterações posteriores. Em consequência do pequeno diâmetro do tubo capilar e da alta velocidade de escoamento do fluido refrigerante, o principal mecanismo responsável pela queda de pressão é o atrito do fluido com a parede do tubo capilar, o qual cria um gradiente de pressão, há ainda o gradiente de pressão criado pela aceleração do fluido devido a vaporização, também levado em consideração. Levou-se em consideração também as condições de escoamento crítico utilizando o número de Mach para prever a blocagem de escoamento, fenômeno que limita o fluxo de massa. A partir da modelagem matemática e das condições de escoamento foi criado um código computacional na plataforma EES, para solucionar o sistema de equações para obter o comprimento total do tubo capilar.
Palavras-chave: Refrigeração; Tubo capilar; Dimensionamento; Blocagem de escoamento