Implementação de um modelo para simulação da dinâmica de válvulas de um compressor alternativo de refrigeração

Abstract

Compressores alternativos são amplamente utilizados em aplicações de refrigeração e condicionamento de ar. O desempenho de um compressor é determinado através dos parâmetros definidos por eficiência volumétrica e a eficiência isentrópica, as quais são afetadas pela dinâmica das válvulas de sucção e descarga do compressor. O presente trabalho consiste na implementação de um modelo de dinâmica de válvulas junto a um modelo integral de simulação de compressores alternativos de refrigeração. O modelo da dinâmica de válvulas é baseado em um sistema massa-mola-amortecedor com um grau de liberdade, resolvido via o método das diferenças finitas e implementado via software MATLAB. Para fins de validação, os resultados previstos pelo modelo foram comparados com dados experimentais obtidos na literatura, observando-se desvios de 3,2 % e 1,5 % para vazão mássica e potência consumida, respectivamente. Depois de validado, o modelo foi utilizado para realização de estudos paramétricos, a fim de avaliar efeitos associados à variação de frequência natural, rigidez e força de colamento das válvulas no desempenho do compressor. Constatando, de forma geral: aumento das eficiências volumétrica e isentrópica com o aumento da frequência natural, em ambas as válvulas; aumento da eficiência volumétrica e diminuição da eficiência isentrópica com o aumento da rigidez, em ambas as válvulas; aumento da eficiência volumetria ao aumentar a força de colamento na válvula de sucção, diminuição da eficiência volumétrica ao aumentar a força de colamento na válvula de descarga e diminuição da eficiência isentrópica, em ambas as válvulas.