Análise experimental do desempenho energético de um refrigerador a compressão de vapor assistido por energia solar fotovoltaica para regiões sem eletrificação

dc.creatorDavi Severo Lopes
dc.date.accessioned2024-09-10T17:45:03Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:25:22Z
dc.date.available2024-09-10T17:45:03Z
dc.date.issued2024-03-01
dc.description.abstractIn the least assisted regions and without electrification, it became evident, during the Covid-19 pandemic, the absence of refrigeration systems for storing vaccines, medicines and food. To meet these demands, an alternative, in line with sustainable prerogatives, would be the use of a system consisting of a conventional vapor compression refrigerator operated by photovoltaic panels (PV-VCRS). The objective of this work was the experimental determination of the global coefficient of performance (COP) of a commercial refrigerator with a volume of 79 L associated with a photovoltaic panel with a power of 320 W and an efficiency of 19%. In addition to these components, the experimental bench had an MPPT charge controller, an AC- DC inverter with an efficiency of 88% and two electric batteries with unit loads of 45 Ah. To obtain the COP of the refrigerator, an electrical resistor was placed in the internal compartment. The resistor was supplied with electrical current by a variable voltage source, which provided a dissipated power of 30 W to 70 W. In addition to this internal heat generation rate, the energy input from the environment to the interior of the refrigerator was obtained with the help of heat transfer equations and correlations, for natural convection, radiation and thermal conduction. These correlations and the corresponding energy balance were supported with temperature values obtained by calibrated K-type thermocouples installed inside the refrigerator. A data acquisition system was used to record internal and ambient temperatures and compressor energy consumption. The results of the experimental tests revealed that the refrigeration capacity of the machine varied from 73.6 W to 136 W, for which the corresponding COP values associated with the refrigeration cycle varied from 1.08 to 1.52, while the values of the Overall COP ranged from 0.182 to 0.257. Thus, the energy performance, assessed by COP, was within the range found in the literature for common refrigerators. Therefore, through this investigation, PV-VCRS is confirmed as capable of meeting the demand presented, as long as there is good availability of solar radiation.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/76189
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectEngenharia mecânica
dc.subjectVacinas
dc.subjectRefrigeradores
dc.subjectCOVID-19 (Doença)
dc.subjectGeração de energia fotovoltaica
dc.subject.otherRefrigerador
dc.subject.otherCOP
dc.subject.otherPainel fotovoltaico
dc.subject.otherVacinas
dc.subject.otherCovid-19
dc.titleAnálise experimental do desempenho energético de um refrigerador a compressão de vapor assistido por energia solar fotovoltaica para regiões sem eletrificação
dc.title.alternativeExperimental analysis of the energy performance of a refrigerator vapor compression assisted by photovoltaic solar energy for regions without electrification
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Luiz Machado
local.contributor.advisor1Raphael Nunes de Oliveira
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0514681655241468
local.contributor.referee1Willian Moreira Duarte
local.contributor.referee1Fabiano Drumond Chaves
local.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/9111814743808445
local.description.resumoNas regiões menos assistidas e sem eletrificação, ficou evidente, durante a pandemia da Covid-19, a ausência de sistemas de refrigeração para armazenamento de vacinas, medicamentos e alimentos. Para suprir esta demanda, uma alternativa, alinhada às prerrogativas sustentáveis, seria a utilização de um sistema formado por refrigerador convencional a compressão de vapor operado por painéis fotovoltaicos (PV-VCRS). O objetivo deste trabalho foi a determinação experimental do coeficiente de desempenho (COP) de um refrigerador comercial com volume de 79 L associado a um painel fotovoltaico com potência de 320 W e eficiência de 19%. Além desses componentes, a bancada experimental possui um controlador de carga MPPT, um inversor AC-DC com eficiência de 88% e duas baterias elétricas com cargas unitárias de 45 Ah. Para obter o COP do refrigerador, um resistor elétrico foi colocado no compartimento interno. O resistor foi alimentado com corrente elétrica por uma fonte de tensão variável, que forneceu uma potência dissipada de 30 W a 70 W. Além dessa taxa de geração de calor interno, obteve-se o aporte de energia do ambiente para o interior do refrigerador com a ajuda de equações e correlações de transferência de calor, para convecção natural, radiação e condução térmica. Essas correlações e o correspondente balanço de energia foi subsidiado com valores de temperatura obtidos por termopares tipo K calibrados instalados no interior do refrigerador. Um sistema de aquisição de dados foi utilizado para registrar as temperaturas internas, do ambiente e o consumo de energia do compressor. Os resultados dos testes experimentais revelaram que a capacidade de refrigeração do sistema variou de 73,6 W a 136 W, para os quais os correspondentes valores de COP associados ao ciclo de refrigeração variaram de 1,08 a 1,52, enquanto os valores do COP global variaram de 0,182 a 0,257. Assim, o desempenho energético avaliado pelo COP ficou dentro da margem encontrada na literatura para refrigeradores comuns. Desta forma, confirma-se o PV- VCRS como capaz de suprir a demanda apresentada, especialmente em regiões em que há boa incidência solar.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica

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