Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/74698
Type: Dissertação
Title: Estudo experimental de refrigeradores por absorção/difusão usando resistor elétrico e óleo térmico como fontes de energia.
Authors: Rafael Teixeira Mendes
First Advisor: Luiz Machado
First Co-advisor: Fabiano Drumond Chaves
metadata.dc.contributor.advisor-co2: http://lattes.cnpq.br/6346102915981403
First Referee: Willian Moreira Duarte
Second Referee: Márcio Fonte Boa Cortez
Abstract: A pandemia de Covid-19 agregou diversas áreas do conhecimento, entre elas as ciências da imunologia e da refrigeração. Novos programas de vacinação deverão ter lugar na década de 2020. A estocagem de vacinas demanda refrigeradores qualificados segundo os padrões da OMS (Organização Mundial da Saúde). Considerando as dificuldades logísticas de transporte e a ausência de eletrificação em algumas comunidades mais remotas, um refrigerador solar para armazenagem de vacinas representa uma alternativa aos refrigeradores a querosene ou gás. Refrigeradores por absorção/difusão permitem o aproveitamento da radiação solar como fonte de energia. Neste cenário, o objetivo deste trabalho é estudar a viabilidade da troca do resistor elétrico de um refrigerador por absorção/difusão por um trocador de calor a óleo térmico com vistas à aplicação do sistema para o armazenamento de vacinas em áreas sem eletrificação e usando um coletor solar para aquecimento do óleo. Um pequeno refrigerador comercial a NH3/H2O/H2, dotado de resistor elétrico 80W/220V, foi escolhido para este estudo. Primeiramente, para caracterizar o aparelho, testes experimentais indicaram um coeficiente de performance entre 0,14 a 0,19, de acordo com a carga térmica imposta por um aquecedor elétrico interno. Para substituir o resistor elétrico por um trocador de calor a óleo térmico, um modelo matemático em EES e Python foi desenvolvido para auxiliar no projeto do dispositivo e na seleção do óleo. As variáveis de entrada do modelo decorreram de dados do fabricante e de medições feitas com termopares em pontos específicos do refrigerador. A partir disso, o trocador de calor foi construído com um comprimento de 15 cm, um diâmetro do tubo interno de 10 cm e um diâmetro do tubo envelope de 15 cm. O modelo foi usado para determinar o tipo do óleo, a temperatura de operação de 207°C e perda de pressão de 2,23 kPa ao longo do circuito de óleo. Essa perda implicou uma pressão de operação mínima acima da pressão de vapor do óleo quente. Por fim, dois testes de partida do refrigerador foram realizados, um com resistor elétrico como fonte de energia (teste 1), o outro usando o trocador de calor com o óleo aquecido remotamente (teste 2). A operacionalidade do refrigerador a óleo térmico foi comprovada: primeiros sinais de refrigeração após 15 minutos (testes 1 e 2); tempo para plena refrigeração de 6 horas (testes 1 e 2); redução da temperatura interna relativa de 0,22°C/W no teste 1 e de 0,23°C/W no teste 2; constante de tempo da curva de resfriamento de 75 minutos no teste 1 e de 80 minutos no teste 2.
Abstract: The Covid-19 pandemic has brought together several areas of knowledge, including the sciences of immunology and refrigeration. New vaccination programs should take place in the 2020s. Vaccine storage requires modified refrigerators according to WHO (World Health Organization) standards. Considering the logistical difficulties of transportation and the lack of electrification in some more remote communities, a solar refrigerator for vaccine storage represents an alternative to kerosene or gas refrigerators. Absorption/diffusion refrigerators allow the use of solar radiation as an energy source. In this scenario, the objective of this work is to study the prediction of replacing the electrical resistor of an absorption/diffusion refrigerator with a thermal oil heat exchanger with a view to applying the system for storing vaccines in areas without electrification and using a collector solar heating oil. A small commercial NH3/H2O/H2 refrigerator, equipped with an 80W/220V electrical resistor, was chosen for this study. Firstly, to characterize the device, experimental tests indicated a performance coefficient between 0.14 and 0.19, according to the thermal load imposed by an internal electric heater. To replace the electrical resistor with a thermal oil heat exchanger, a mathematical model in EES and Python was developed to assist in device design and oil selection. The model's input variables came from manufacturer data and measurements made with thermocouples at specific points in the refrigerator. From this, the heat exchanger was constructed with a length of 15 cm, an inner tube diameter of 10 cm and an envelope tube diameter of 15 cm. The model was used to determine the oil type, operating temperature of 207°C and pressure loss of 2.23 kPa throughout the oil circuit. This loss implied a minimum operating pressure above the vapor pressure of the hot oil. Finally, two refrigerator start-up tests were carried out, one with an electrical resistor as a power source (test 1), the other using the heat exchanger with the oil heated remotely (test 2). The operability of the thermal oil cooler was proven: first signs of cooling after 15 minutes (tests 1 and 2); time for full cooling of 6 hours (tests 1 and 2); reduction in relative internal temperature of 0.22°C/W in test 1 and 0.23°C/W in test 2; cooling curve time constant of 75 minutes in test 1 and 80 minutes in test 2.
Subject: Sustentabilidade
Energia
Refrigeradores
Condutores elétricos
Fluidos
Energia solar
Vacinas
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/1843/74698
Issue Date: 8-Feb-2024
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado



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