Desenvolvimento de bancada para medição da força de adesão de óleo entre superfícies em condições dinâmicas

Abstract

Válvulas automáticas do compressor de refrigeração têm grande influência na eficiência termodinâmica do compressor. As características intrínsecas das válvulas e a força de adesão provocada pelo filme de óleo, presente entre válvula e assento do compressor, impedem o seu funcionamento ideal. A adesão do filme de óleo sobre as superfícies resulta em uma força contrária ao movimento de abertura das válvulas. A determinação dessa força possibilita validar modelos numéricos de força de adesão do óleo empregados no projeto de válvulas. O processo de abertura das válvulas é altamente dinâmico, atingindo acelerações de 3000 m/s². Na literatura não são encontradas bancadas capazes de emular e de medir a força de adesão em condições próximas as de funcionamento das válvulas. Este trabalho apresenta uma bancada capaz de emular e de medir a força de adesão do óleo entre superfícies, uma plana e outra esférica, atingindo aceleração de 650 m/s², correspondente a uma aceleração média de 73 m/s² em deslocamento de 1 mm. Essa aceleração média é 18% maior que os valores apresentados nas bancadas encontradas na literatura, ao comparar um mesmo intervalo de deslocamento. A análise metrológica da bancada indicou que a medição da máxima força de adesão do óleo possui contribuição nula em reprodutibilidade e de 1% em repetibilidade. Ademais, a máxima força de adesão do óleo medida na bancada foi comparada aos valores provenientes de um modelo numérico da força de adesão dinâmica, indicando concordância entre ambos.

Abstract : Automatic cooling compressor valves have high influence on the thermodynamic efficiency of the compressor. The intrinsic characteristics of valve and the stiction force of oil between valve and seat of the compressor preclude their optimal working. The stiction force of oil on the surfaces results in a counter-force to the process of opening the valve. The determination of this force allows to validate numerical models of stiction force of oil on automatic valve of the cooling compressor. The process of opening the valve is highly dynamic, reaching accelerations of 3000 m/s². In the literature, there are no benches capable of measuring the stiction force under the condition of working valve operation. This work presents a test bench capable of emuluating and measuring stiction force of oil between flat and spherical surfaces. This surface can achieve acceleration of 650 m/s², corresponding to a average acceleration of 73 m/s² during displacement of 1 mm. This average acceleration between surfaces is 18% higher than the values found in test bench in the literature, considering displacement between surfaces from repose to 1 mm. The metrological analysis of the test bench indicates that measurement of the maximum magnitude of stiction force of oil has no contribution related to reproducibility and of 1% related to repeatability. Furthermore, the maximum sticiton force of oil film was compared to values from a numerical model, pointing out agreement between experimental and numerical values.