Estudo experimental da perda de pressão em escoamento com ebulição convectiva para a mistura zeotrópica R-407C
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Resumo
O presente trabalho é um estudo teórico-experimental sobre a perda de pressão do fluido refrigerante R-407C em ebulição convectiva. Esse fluido, uma mistura zeotrópica pouca agressiva ao meio ambiente, é um dos eventuais fluidos substitutos do fluido R-22 usados em sistemas de refrigeração e aquecimento por compressão de vapor. Neste trabalho, foi realizada uma criteriosa revisão da literatura envolvendo mapas de padrões de escoamento e os principais métodos para estimativa da perda de pressão em escoamento bifásico. Resultados experimentais para perda de pressão do fluido R-407C foram levantados em tubos com 4,5 mm e 8,0 mm de diâmetro interno e comparados com 17 métodos preditivos encontrados na literatura. Após a realização desse estudo comparativo, 5 correlações foram selecionadas: de Cicchitti, de Sun e Mishima, de Müller-Steinhagen e Heck, de McAdams, Woods e Heroman e de Xu e Fang. Por fim, um novo método de predição da perda de pressão para o refrigerante R-407C foi proposto baseado na correlação de Bandarra Filho, Jabardo e Barbieri, que mostrou-se satisfatório, apresentando erro relativo absoluto médio de 27,9% e prevendo 90% dos resultados experimentais com erro inferior a 45%.
Abstract
The present work is a theoretical and experimental study on the pressure drop of the refrigerant R-407C in convective boiling. This fluid is a mixture zeotropic that is little aggressive to the environment. This fluid is one of the possible replacements fluids for the R-22 used in refrigeration and heating vapor compression systems. In this work, a careful review of the literature involving flow patterns maps and the main methods for estimating pressure drop in two-phase flow was conducted. Experimental results to pressure drop of the R-407C were collected into tubes with 4,5 mm and 8,0 mm internal diameter and compared to 17 predictive methods found in the literature. After performing this comparative study, 5 correlation were selected: Cicchitti, Sun and Mishima, Müller-Steinhagen and Heck, McAdams, Woods and Heroman, and Xu and Fang. Finally, a new method for predicting pressure drop for refrigerant R-407C was proposed based on the correlation of Bandarra Filho Jabardo and Barbieri, which was satisfactory, with mean absolute relative error of 27,9% and providing 90 % of the experimental results with less than 45% error.
Assunto
Ebulição, Tubos, Escoamento bifásico, Engenharia mecânica
Palavras-chave
Ebulição convectiva, Escoamento bifasico, R-407C, Perda de pressão