Modelagem e análise de um compressor linear para refrigeração doméstica

Abstract

Compressores lineares utilizam um atuador linear para acionar o pistão diretamente em seu movimento alternativo, eliminando vários mancais que convertem o movimento rotativo em alternativo nos compressores convencionais. Adicionalmente, a presença de cargas laterais é minimizada porque a força de compressão que atua no mecanismo está alinhada com o eixo de movimentação. Como a única superfície de deslizamento é a interface pistão cilindro, é possível utilizar o próprio refrigerante como fluido lubrificante. A separação entre o pistão e o cilindro é garantida pelo desvio de uma pequena quantidade de refrigerante a alta pressão da câmara de descarga para a folga entre o pistão e o cilindro. A vazão mássica desviada deve ser otimizada para garantir que não haja contato entre o pistão e o cilindro sem que o desempenho global do compressor seja penalizado. Um modelo matemático foi desenvolvido para analisar a dinâmica de um mancal a gás com canais de compensação. Ele inclui os efeitos da geometria pistão-cilindro, posição dos orifícios de insuflamento de refrigerante e condições de operação. Um código computacional foi desenvolvido de forma a obter a trajetória do pistão e avaliar sua estabilidade. Um compressor linear operando com R134a foi analisado e os resultados mostram que o pistão é bastante estável e que a vazão mássica perdida e a perda por fricção são muito pequenas.