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http://hdl.handle.net/1843/38356
Tipo: | Tese |
Título: | Thermo-economic and environmental analysis of a refrigeration system operating with ecological refrigerants |
Título(s) alternativo(s): | Análise termo-econômica e ambiental de um sistema de refrigeração operando com refrigerantes ecológicos |
Autor(es): | Cleison Henrique de Paula |
Primeiro Orientador: | Antônio Augusto Torres Maia |
Primeiro membro da banca : | Juan Jose Garcia Pabon |
Segundo membro da banca: | Willian Moreira Duarte |
Terceiro membro da banca: | Raphael Nunes de Oliveira |
Quarto membro da banca: | Luben Cabezas Gómez |
Resumo: | This thesis presents a mathematical model of a vapor compression refrigeration system operating under steady-state conditions. This model was used to design an energy-efficient system, with low cost, that operates with the most appropriate ecological refrigerant in terms of overall environmental impact, focusing the refrigerants R290, R600a, R744, and R1234yf. The environmental analysis was performed based on Total Equivalent Warming Impact, while the thermo-economic analysis was performed based on Coefficient of Performance, Exergy Efficiency, and Total Plant Cost Rate. For the reference cooling capacities evaluated, the thermo-economic and environmental analysis indicated that the system with R290 has higher energy, exergy, environmental, and economic performance among the evaluated systems for the studied thermodynamic conditions. Therefore, the system operating with R290 is the most suitable to replace systems with R134a. Finally, analyzing the three cost rates related to Total Plant Cost Rate in each system for both reference cooling capacities analyzed, it was noted that the operational cost rate was the most relevant cost, while the penalty cost rate due to carbon dioxide emission was the least relevant cost. |
Abstract: | Esta tese apresenta um modelo matemático de um sistema de refrigeração por compressão de vapor operando em regime permanente. Este modelo foi usado para projetar um sistema eficiente do ponto de vista energético, com baixo custo, que opera com o refrigerante ecológico mais adequado em termos de impacto ambiental global, concentrando-se nos refrigerantes R290, R600a, R744 e R1234yf. A análise ambiental foi realizada com base no Impacto Total de Aquecimento Equivalente, enquanto a análise termo-econômica foi realizada com base no Coeficiente de Performance, Eficiência Exergética e Taxa de Custo Total da Planta. Para as capacidades de refrigeração nominais avaliadas, a análise termo-econômica e ambiental indicou que o sistema com R290 apresenta maior desempenho energético, exergético, ambiental e econômico entre os sistemas avaliados para as condições termodinâmicas estudadas. Portanto, o sistema operando com R290 é o mais adequado para substituir sistemas com R134a. Por fim, analisando as três taxas de custo relacionadas à Taxa de Custo Total da Planta em cada sistema para as capacidades de refrigeração nominais analisadas, observou-se que a taxa de custo operacional foi o custo mais relevante, enquanto a taxa de custo de penalidade devido à emissão de dióxido de carbono foi o custo menos relevante. |
Assunto: | Engenharia mecânica Análise ambiental Modelos matemáticos Refrigeração |
Idioma: | eng |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Instituição: | UFMG |
Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA |
Curso: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/38356 |
Data do documento: | 28-Mai-2021 |
Aparece nas coleções: | Teses de Doutorado |
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