Aplicação de tubos microperfurados em filtros acústicos tipo câmara de expansão

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016.Em sistemas de refrigeração uma das principais fontes de energia vibroacústica é a pulsação de descarga do compressor. Para atenuar o nível de pressão sonora na linha de descarga é utilizado um filtro do tipo câmara de expansão, que é de fácil construção e apresenta desempenho satisfatório. Buscando reduzir o nível de pressão sonora transmitido para o refrigerador é proposto um modelo de filtro composto por um tubo perfurado e cavidades. Este filtro é baseado na teoria de painéis microperfurados desenvolvida por Dah-You Maa na década de 1970. Painéis microperfurados são compostos por uma placa microperfurada somada a uma cavidade acústica, sendo assim possível obter elevado nível de coeficiente de absorção para determinadas faixas de frequências. A validação de um painel perfurado é realizada com medições em um tubo de impedância. Este modelo é adaptado para uso em filtros acústicos com tubos perfurados, onde se observa que a impedância da placa perfurada pode ser utilizada para a superfície perfurada do tubo. Uma validação do modelo é realizada com o auxílio de modelos numéricos utilizando o método de elementos finitos. Observa-se, através da perda de transmissão, que este filtro possui grande potencial acústico. Efeitos de não linearidades e fluxo, presentes no sistema de descarga do compressor, também são estudados. Por fim, um protótipo para aplicação em compressores herméticos é projetado e avaliado através de medições do nível de pressão sonora do tubo de descarga do compressor em operação.Abstract : One of the most important noise sources of refrigeration systems is the discharge pulsation of the hermetic compressor. An expansion chamber filter is used in order to reduce the sound pressure level in the discharge line. This kind of filter is simple, easy to build and has satisfactory performance. A new model of acoustic filter is proposed to reduce the energy transmitted to the refrigerator. This filter is based on the microperforated plate theory developed by Dah-You Maa in the 1970 decade. A microperforated panel is composed by a microperforated plate backed by an acoustic cavity, achieving high levels of absorption coefficients is some regions of the spectrum. A validation of a microperforated panel is performed using an impedance tube. The acoustic filter with microperforated tubes is analyzed, where the microperforated plate impedance can be used to the perforated surface of the tube. Numeric models are used to validate this new filter using the Finite elements method. From this analysis one can conclude that this filter has great potential for noise attenuation. Non-linearity and grazing flows effects are analyzed. These effects are present in the discharge system of hermetic compressors. In the last part of the paper a prototype for use in the compressor is built and evaluated by measuring the sound pressure level of the compressor discharge while in operation