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http://hdl.handle.net/1843/54877| Type: | Dissertação |
| Title: | Análise comparativa e modelo de simulação de um climatizador veicular com condensadores a R1234yf/água e R134a/ar |
| Authors: | Renato Arruda de Oliveira |
| First Advisor: | Willian Moreira Duarte |
| First Co-advisor: | Luiz Machado |
| First Referee: | Tiago de Freitas Paulino |
| Second Referee: | Frabricio José Pacheco Pujatti |
| Abstract: | Em razão de recorrentes crises no setor de energia e do aquecimento global do planeta, fabricantes de carros e pesquisadores têm acelerado a busca por sistemas de ar condicionado veicular (ACV) mais eficientes e menos agressivos ao meio ambiente. Além disso, devido aos impactos da Covid-19 no mundo, sistemas de ACV deverão operar com maiores taxas de renovação do ar nos habitáculos de carros, ônibus, metrôs e outros modos rodoviários e ferroviários de trans porte coletivo. A quase totalidade dos sistemas de ACV opera com o refrigerante R134a, de alto GWP (Global Warming Potencial), e com condensadores a ar. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho é estudar comparativamente a operação de um sistema de ACV convencional com a de um sistema alternativo utilizando o ecofluido R1234yf com condesador a água. Para estabelecer a correspondente análise comparativa, modelos matemáticos foram desenvolvidos para os dois sistemas. Uma metodologia proveniente da literatura também foi usada para estimar a carga térmica na cabine de um carro com vistas a subsidiar os modelos matemáticos dos dois sistemas de ACV. Os resultados do estudo comparativo revelaram que o 𝐶𝑂𝑃 (Coeficiente de Performance) do ACV a R1234yf/água foi 9,4% maior do que o do ACV a R134a/ar. A temperatura do R1234yf na descarga do compressor do sistema foi 17,5C abaixo da temperatura relativa ao R134a, implicando, portanto, em uma vida útil mais longa para esse equipamento. Por outro lado, a temperatura da água na saída do condensador foi de 39C, um valor bem acima da temperatura média de 31,8C na saída do ar no condesador convencional. Duas soluções foram propostas para promover o arrefecimento da água com vistas ao retorno de água fria no condesador. A proposta mais plausível foi usar o próprio condensador ar para promover a redução da temperatura da água quente de saída do condesador a R1234yf/água. Devido ao maior peso do novo condensador e à incorporação de uma bomba d’água e do trocador de calor para promover o resfriamento deste líquido, observou-se um aumento de massa de 961 g. No entanto, este valor é insignificante em comparação à massa total do carro, passageiros e bagagens, de modo que não esse pequeno ganho de peso do sistema de ACV não acarreta maiores prejuízos à relação peso/potência do carro. |
| Abstract: | Due to recurrent crises in the energy sector and the earth global warming, car manufacturers and researchers have been accelerating the search for more efficient vehicle air conditioning systems (VACS) and more friendly to the environment. In addition, due to the impacts of Covid-19 in the world, must VACS operates with higher rates of the air renewal in cabins of cars, buses, subways and others roads and rains modes of public transport. Almost all VACS operate with the fluid R134a as refrigerant, of high GWP (Global Warming Potential), and with a condenser at air. In this context, the objective of this work is to comparatively study the operations of a conventional LCA system and an alternative system with water cooled condenser and the ecofluid R1234yf. To establish the corresponding comparative analysis, mathematical models were developed for the two systems. A methodology from the literature was also used to estimate the thermal load in the cabin of a car in order to support the mathematical models of the two VACS. The results of the comparative study revealed that the 𝐶𝑂𝑃 (Coefficient of Performance) of the VACS at R1234yf/water was 9.4% higher than the value of the VACS at R134a/air. The temperature of R1234yf at the system compressor discharge was 17.5C below the R134a correspondent temperature, so a longer useful life for this equipment. On the other hand, the water temperature at the condenser outlet was 39C, a value well above the average temperature of 31.8C at the air outlet conventional condenser. Two solutions were proposed to promote water cooling of return to the condenser. The most plausible proposal was to use the condenser at air to reduce the temperature of the hot water leaving the condenser at R1234yf/water. Due to the greater weight of the new condenser and the incorporation of a water pump and the heat exchanger to promote the cooling of this liquid, a mass increase of 961 g was observed. However, this value is negligible compared to the total mass of the car, passagers, and luggage. Thus, the small weight gain of the VACS does not cause major negative impacts on the car weight/power ratio. |
| Subject: | Engenharia mecânica Condensação Ar condicionado Bombas de calor Refrigeração |
| 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/1843/54877 |
| Issue Date: | 27-Feb-2023 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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