Análise experimental do desempenho termo-hidráulico de condensadores do tipo tubo-aletado

Abstract

O objetivo deste trabalho é avaliar a performance termo-hidráulica de condensadores do tipo tubo-aletado. Para atingir tal objetivo uma bancada experimental foi construída e um código computacional foi desenvolvido. A bancada experimental consiste basicamente de dois circuitos: o de ar e o de fluido refrigerante, ambos permitindo a medição da taxa de calor dissipado pelo condensador. No circuito de ar mede-se a vazão de ar através de bocais convergentes, e a diferença de temperatura através de termopares diferenciais. No circuito de refrigerante mede-se a vazão de R134a através de um sensor tipo Coriolis e, calcula-se o diferencial de entalpia a partir de medições absolutas de pressão e temperatura. A partir dos dados experimentais de transferência de calor e de perda de carga do lado do ar calculam-se os parâmetros adimensionais j e f. Efeitos do processo de fabricação, espaçamento entre aletas, tipo de aleta, presença do louver, e tipo de borda foram explorados experimentalmente. Comparações com correlações disponíveis na literatura são apresentadas e discutidas. O código computacional desenvolvido pode ser utilizado tanto para calcular os valores de j e f com base nos dados experimentais, quanto para simular a taxa de dissipação de calor e a perda de carga a partir de correlações empíricas de j e f. O código computacional desenvolvido foi acoplado ao software de otimização MODEFRONTIER#, com o intuito de otimizar o espaçamento entre aletas de um condensador específico. The objective of this work is to evaluate the thermohydraulic performance of finned tube condensers. In order to accomplish this objective, a test bench was built and a computational code was developed. The test bench has two circuits: one for air flow and another for refrigerant flow. The condenser heat released rate can be measured in both circuits. In the air circuit, the air flow is measured by nozzles and the temperature difference by differential thermocouples. In the refrigerant circuit, the mass flow rate is measured by a Coriolis type mass flow meter and the enthalpy differential is calculated from the absolute temperature and pressure measurements. The j and the f dimensionless parameters are calculated from the experimental data. The effect of fin geometry, fin pitch, louver, and fin edge corrugation were all explored experimentally. Comparisons with correlations available in the open literature are presented and discussed. The computational code can be used either to calculate the j and the f parameters from heat transfer and air pressure drop data, or to simulate the heat transfer and the air pressure drop from j and f empirical correlations. The developed computational code was coupled to the MODEFRONTIER# optimization software in an attempt to optimize the fin pitch for a specific condenser.