Um Estudo in-situ da formação de geada em evaporadores No-Frost

Abstract

A formação de geada em evaporadores é um fenômeno inevitável e indesejável, uma vez que degenera a capacidade de refrigeração e o desempenho do sistema. A perda de desempenho ocorre porque a camada de geada aumenta não só a resistência térmica entre o ar e os tubos aletados, mas também a restrição ao escoamento de ar, o que faz com que tanto a vazão deslocada pelo ventilador como a condutância térmica do evaporador diminuam. Com a redução na taxa de transferência de calor no evaporador, as temperaturas internas do refrigerador tendem a aumentar e isso exige que o compressor permaneça mais tempo ligado. Por essa razão, a geada deve ser periodicamente removida pela ação de uma resistência elétrica, o que eleva o consumo de energia. A crescente busca por um melhor entendimento desses fenômenos, bem como de alternativas para minimizar o crescimento da geada em evaporadores, deu origem a diversos procedimentos experimentais e a modelos matemáticos voltados à formação de geada em evaporadores. Entretanto, na ampla maioria dos trabalhos, os experimentos foram conduzidos em túnel de vento, onde o evaporador é submetido a condições uniformes de temperatura, umidade e vazão em sua entrada, o que não ocorre em aplicações reais típicas. Para preencher esta lacuna, foram realizados experimentos com o evaporador montado em sua posição normal, dentro de um refrigerador frost-free do tipo top-mount. O sistema de refrigeração do produto foi substituído por um calorímetro especialmente construído para tal finalidade, capaz de controlar não só a pressão de evaporação, mas também o grau de superaquecimento no evaporador. Além disso, desenvolveu-se um modelo computacional para prever o acúmulo de geada em cada fileira do evaporador. O modelo foi validado contra dados experimentais, quando se observaram desvios da ordem de 10% na estimativa da massa de geada acumulada. Finalmente, foram realizados ensaios experimentais para investigar oportunidades de melhoria do sistema de degelo do evaporador, quando se observou um aumento da eficiência de degelo de 25 para 60%.