Uma investigação sobre o uso de separadores de líquido em refrigeradores domésticos

Abstract

Nesse trabalho adotou-se uma abordagem teórico-experimental para estudar o comportamento de separadores de líquido em sistemas de refrigeração doméstica, montados com dois evaporadores e com um compressor de dupla sucção. Nesse contexto, desenvolveu-se um modelo matemático para separadores de líquido do tipo T. Tal modelo foi dividido em três sub-modelos, quais sejam: i) ramal de entrada, ii) ramal de vapor e iii) ramal de líquido. Um aparato experimental, composto essencialmente por um refrigerador e por uma seção de visualização, foi construído para analisar a influência da geometria dos separadores sobre o desempenho do sistema e também para validar qualitativamente as previsões do modelo. Experimentos, realizados com três separadores distintos, indicaram que a metodologia de dimensionamento adotada é adequada e que o diâmetro do ramal de vapor é a variável com maior impacto sobre o processo de separação de fases. Verificou-se ainda que o arraste de líquido aumenta o coeficiente de performance (COP) do compartimento freezer em até 55% reduz o do fresh food em 29% restringe o envelope de operação e a integridade do compressor. Por outro lado, separadores maiores, que não permitem o arraste de líquido, ampliam a faixa de operação e garantem a integridade do sistema, podendo apresentar performance comparável às de sistemas com separadores menores, se houver selo de líquido.

Abstract : This work adopted theoretical-experimental approach to study the behavior of liquid separators in domestic refrigeration systems with two evaporators and a compressor with two inlet ports. In this context, a mathematical model for T-type liquid separators was developed. This model was divided into three submodels, namely: i) inlet branch, ii) vapor branch and iii) liquid branch. A testing facility, consisting essentially of a refrigerator and a visualization section, was constructed to analyze the influence of the separators geometry on the system performance and also to validate qualitatively the model predictions. Experiments, carried out with three different separators, indicated that the design methodology is adequate and that the diameter of the vapor branch is the variable with the most impact on the phase separation process. It has also been found that liquid entrainment increases the freezer compartment performance coefficient (COP) by up to 55%, while reducing the fresh food COP by up to 29%, restricts the operating envelope and compressor integrity. On the other hand, larger separators, which do not allow liquid entrainment, extend the operation range, ensure system integrity, and are able to have a comparable performance to the systems with smaller separators, if a liquid seal is present.