Investigação experimental da transferência de calor no filtro acústico de sucção de um compressor recíproco de velocidade variável

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014.A eficiência de compressores recíprocos de refrigeração doméstica é afetada diretamente pelo aquecimento do gás no filtro acústico de sucção. A presente dissertação consiste na investigação experimental da transferência de calor no filtro de sucção de um compressor recíproco de velocidade variável. O trabalho analisa os efeitos da velocidade de operação (1200, 2000 e 4000rpm) e da razão de pressão, dada por dois pares de temperaturas de evaporação e de condensação, (-15,0°C/40,0°C) e (-25,0°C/40,0°C), sobre a transferência de calor. Com a utilização de termopares e sensores de fluxo de calor obtêm-se medições de temperatura e de fluxo de calor nas diferentes condições de operação. Observou-se que a transferência de calor no filtro de sucção é fortemente afetada pela pressão de evaporação e pela velocidade do compressor. Com base nesses resultados, correlações de transferência de calor são propostas e comparadas com correlações disponíveis na literatura. Para o escoamento externo, a correlação de esfera apresentou resultados em boa concordância com os dados experimentais. No escoamento interno, a correlação de Dittus-Boelter e de Gnielinski forneceu resultados em concordância satisfatória para os tubos, mas o mesmo não acontecendo no interior dos volumes do filtro de sucção.<br>Abstract : The efficiency of reciprocating compressors adopted for household refrigeration is directly affected by the refrigerant superheating along the suction muffler. This dissertation reports an experimental investigation of heat transfer in the suction muffler of a variable-speed compressor. The study analyzes the effects of compressor speed (1200, 2000 and 4000rpm) and pressure ratio, given by the evaporating/condensing temperatures of (15.0°C/40.0°C) and (-25.0°C/40.0°C), on the heat transfer. Thermocouples and heat flux sensors allowed measurements of temperature and heat flux for different operating conditions. The results showed that heat transfer in the suction muffler is strongly affected by the evaporating pressure and compressor speed. Based on the measurements, heat transfer correlations are proposed and compared with correlations available in the literature. Correlations developed for spheres provided results in good agreement with experimental data for the external surface. On the other hand, the correlation of Dittus-Boelter and Gnielinski provided satisfactory agreement with measurements for the flow through tubes, but the same not happening inside the volumes of the suction filter