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http://hdl.handle.net/1843/41825| Type: | Dissertação |
| Title: | Estudo experimental de uma bomba de calor solar a propano para aquecimento de água dotada de tubo capilar duplo |
| Other Titles: | Experimental study of a propane solar heat pump for water heating with dual capillary tube |
| Authors: | André Gonçalves de Oliveira |
| First Advisor: | Raphael Nunes de Oliveira |
| First Co-advisor: | Willian Moreira Duarte |
| First Referee: | Luiz Machado |
| Second Referee: | Tiago de Freitas Paulino |
| Abstract: | O presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo comparativo entre uma bomba de calor assistida por energia solar à propano funcionando com capilar simples e a mesma bomba de calor funcionando com capilar duplo. O capilar simples da bomba de calor é constituído por um único capilar de 5,60 m de comprimento e diâmetro de 0,064’’. Já o capilar duplo consiste no conjunto com dois tubos capilares, um de 4,00 m de comprimento e diâmetro de 0,064’’ e, outro, de 1,85 m de comprimento e diâmetro 0,050’’. O capilar simples é projetado para atender condições de alta e baixa radiação solar. Já o capilar duplo é projetado para atuar com um capilar para operar em baixa radiação solar e, outro, para alta radiação solar. Os tubos capilares foram dimensionados por modelagem matemática, utilizando o programa EES (Engeneering Equation Solve). Nesta modelagem, a geometria escolhida para os tubos foi a helicoidal, por apresentar uma forma mais compacta. O coeficiente de desempenho (COP) encontrado para o capilar simples e duplo atuando em ambiente de alta radiação solar foi de 2,79 ± 0,33 e 2,92 ± 0,31, respectivamente. Já para ambientes de baixa radiação solar, o COP encontrado para os capilares simples e duplo foi de 2,55 ± 0,36 e 2,64 ± 0,37, respectivamente. Tendo como base os resultados do grau de superaquecimento, os valores apresentados permitiram concluir que não é seguro acionar a bomba de calor com apenas um único capilar, pois o grau de superaquecimento torna-se negativo em baixas radiações solares e, quando exposto a altas radiações solares, alcança o valor de 22 °C. Logo, conclui-se que um único capilar não consegue cobrir a variação da radiação solar ao longo de um dia. Quando se utilizam dois capilares, os resultados apresentados são satisfatórios dentro das condições operacionais analisadas, pois o superaquecimento mantém-se positivo em baixas radiações solares e não ultrapassa o valor de 20 °C quando exposto à altas radiações solares. Logo, analisando a configuração da bomba de calor com capilar duplo, se conclui que é seguro acioná-la ao longo de um dia, com variação de radiação solar. |
| Abstract: | The present work aims to carry out a comparative study between a propane heat pump assisted by solar energy working with a single capillary and the same heat pump working with a double capillary. The heat pump's single capillary consists of a single capillary 5.60 m long and 0.064’’ in diameter. The double capillary consists of a set of two capillary tubes, one 4.00 m long and 0.064’’ in diameter, and the other 1.85 m long and 0.050’’ in diameter. The single capillary is designed to meet both high and low solar radiation conditions. The double capillary, on the other hand, is designed to work with a capillary to operate in low solar radiation and another for high solar radiation. The capillary tubes were dimensioned by mathematical modeling, using the EES (Engineering Equation Solve) program. In this modeling, the chosen geometry for the tubes was the helical one, as it presents a more compact shape. The coefficient of performance (COP) found for the single and double capillary operating in a high solar radiation environment was 2.79 ± 0.33 and 2.92 ± 0.31, respectively. As for environments with low solar radiation, the COP found for single and double capillaries was 2.55 ± 0.36 and 2.64 ± 0.37, respectively. Based on the results of the degree of superheat, the values presented allowed us to conclude that it is not safe to operate the heat pump with just a single capillary, as the degree of superheat becomes negative at low solar radiation and when exposed to high radiation solar energy, reaches a value of 22 °C. Therefore, it is concluded that a single capillary cannot cover the variation in solar radiation over the course of a day. The results presented using two capillaries are satisfactory because the superheat remains positive at low solar radiation and does not exceed 20 °C when exposed to high solar radiation. Therefore, analyzing the configuration of the double capillary heat pump, it is concluded that it is safe to operate it over a day, with variation in solar radiation. |
| Subject: | Engenharia mecânica Bomba de calor Radiação solar |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/41825 |
| Issue Date: | 25-Nov-2021 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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