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Type: Dissertação
Title: Análise baseada nos 4E de um sistema de refrigeração doméstico acoplado a um PCM utilizando o algoritmo de otimização ACVO
Authors: David Silva Ferraz
First Advisor: Raphael Nunes de Oliveira
First Co-advisor: Ralney Nogueira de Faria
First Referee: Willian Moreira Duarte
Second Referee: Paulo Eduardo Lopes Barbieri
Abstract: Os refrigeradores domésticos correspondem a uma parcela de 30% do consumo médio de energia elétrica residencial no Brasil. Uma das alternativas para melhorar o desempenho, consumo de energia e custos dos refrigeradores domésticos é a utilização de materiais em mudança de fase (PCM) como um dispositivo de armazenamento de energia térmica. O PCM retira calor do condensador e muda da fase sólida para a fase líquida. A inércia térmica proporcionada pela mudança de fase do PCM proporciona que a rejeição de calor para o ambiente seja mais lenta e uniforme com a redução do pico de temperatura do condensador. Com o objetivo de determinar o fluido refrigerante como o mais apropriado para utilização em um refrigerador doméstico com um PCM integrado ao condensador foi realizada neste trabalho a simulação numérica do comportamento do equipamento utilizando-se os fluidos refrigerantes R134a, R600a, R1234yf e R290. Realizou-se a otimização das condições operacionais com a utilização do algoritmo de otimização anti-coronavírus. Foi realizada uma análise comparativa utilizando a abordagem energética, exergética, ambiental e econômica, a fim de nortear qual fluido era o mais apropriado para a aplicação proposta. O fluido R1234yf apresentou os melhores resultados na análise. Em uma nova otimização utilizando a capacidade de refrigeração variável para este fluido, foi observado que o menor valor, de 142,0 W, era a que proporcionava os melhores resultados. Este comportamento era esperado, em função da potência de acionamento do compressor. Embora os resultados da análise indiquem o fluido R1234yf como o fluido mais apropriado, há um forte estímulo para utilização de fluidos da quinta geração, os fluidos naturais, como o R600a.
Abstract: Domestic refrigerators account for 30% of Brazil’s average residential electricity consumption. One of the alternatives to improve the performance, energy consumption, and costs of domestic refrigerators is the use of phase change materials (PCM) as a thermal energy storage device. The PCM takes heat from the condenser and changes from the solid phase to the liquid phase. The thermal inertia provided by the PCM phase change allows heat rejection to the environment to be slower and more uniform with a reduction in the condenser's peak temperature. To determine the refrigerant fluid as the most appropriate for use in a domestic refrigerator with a PCM integrated into the condenser, this work carried out a numerical simulation of the behavior of the equipment using the refrigerant fluids R134a, R600a, R1234yf, and R290. The operational conditions were optimized using the anti-coronavirus optimization algorithm. A comparative analysis was carried out using the energetic, exergetic, environmental, and economic approaches, to guide which fluid was the most appropriate for the proposed application. The R1234yf fluid presented the best results in the analysis. In a new optimization using the variable thermal load for this fluid, it was observed that the lowest thermal load, 142.0 W, was the one that provided the best results. This behavior was expected, depending on the compressor drive power. Although the results of the analysis indicate the R1234yf fluid as the most appropriate fluid, there is a strong incentive to use fifth-generation fluids, natural fluids, such as R600a.
Subject: Engenharia mecânica
Energia elétrica
Coronavírus
Sustentabilidade
Calor - Armazenamento
Refrigeradores
Energia - Consumo
Inércia - Mecânica
Condensadores (vapores e gases)
Impacto ambiental
Algoritmos
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/1843/65377
Issue Date: 23-Nov-2023
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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