Análise numérica do comportamento dinâmico de válvulas tipo palheta de compressores herméticos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Gradução em Engenharia Mecânica.O presente trabalho trata da modelação do movimento de válvulas do tipo palheta em compressores alternativos de refrigeração. Em um compressor hermético, a pressão dentro do cilindro muda conforme a posição do pistão. Esta pressão originada pelo gás refrigerante em compressão e em expansão, alternadamente, atua sobre as válvulas de sucção e descarga gerando os movimentos de abertura e fechamento das mesmas. No projeto de um sistema de válvulas em compressores alternativos, quatro principais características são almejadas com relação ao desempenho das válvulas: resposta rápida, vazão elevada, pequena queda de pressão, e boa eficiência na restrição ao refluxo do gás. Para satisfazer o alto desempenho das válvulas, essencial em um compressor competitivo, o conhecimento detalhado do escoamento através das mesmas, assim como do seu comportamento dinâmico, se faz necessário. A tese considera o desenvolvimento de um modelo computacional para a análise do comportamento dinâmico da válvula de descarga. Inicialmente, utiliza-se uma geometria axissimétrica para válvula de descarga, permitindo que o modelo para o escoamento seja bidimensional. Em seguida, uma formulação tridimensional em coordenadas cilíndricas é proposta. Por último, o modelo bidimensional é alterado para incluir a região do cilindro no domínio de solução. As equações resolvidas no trabalho consideraram o regime turbulento e a compressibilidade do gás. Para a dinâmica da palheta adota-se um modelo de um grau de liberdade, e uma metodologia de volumes finitos é empregada para obter o campo do escoamento através da válvula. A motivação maior do trabalho é o aprimoramento de modelos matemáticos que representem melhor os fenômenos físicos envolvidos no funcionamento de compressores de refrigeração. Uma série de resultados são gerados, ficando demonstrado que a metodologia desenvolvida pode fornecer subsídios valiosos para o projeto de sistemas de válvulas