Estudo experimental do coeficiente de transferência de calor local por condensação do refrigerante R1234yf em um tubo horizontal liso com diâmetro interno de 4,8 mm
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
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Paulo Vinicius Trevizoli
William Moreira Duarte
Christian Johann Losso Hermes
William Moreira Duarte
Christian Johann Losso Hermes
Resumo
O objetivo deste trabalho foi a determinação experimental do coeficiente de transferência de calor por condensação para o fluido R1234yf para velocidades mássicas de 150 kg/(m².s), 200 kg/(m².s), 250 kg/(m².s) e 300 kg/(m².s), temperaturas de saturação de 30ºC e 35ºC e títulos em vapor de 10% a 90%. Os resultados experimentais foram analisados entre si e em relação a valores disponibilizados por outros pesquisadores, re-velando boa sintonia com esses trabalhos. Foi constatada uma evolução crescente do coeficiente de transferência de calor com o título que pode ser aproximada por um poli-nômio de ter¬ceira ordem com um ponto de inflexão em torno do título de 50%. Os resul-tados também indicaram que o coeficiente de transferência de calor médio do R1234yf é inferior ao do R134a de 28% e 9% para as velocidades mássicas médias de 175 kg/(m².s) e 275 kg/(m².s), respectivamente. Esse resultado não foi afetado pelas duas temperaturas testadas. Sobre a influência da velocidade mássica sobre o coeficiente de transferência de calor do R1234yf, constatou-se que esse aumentou em média de 20% para uma variação de +100 kg(m².s) na velocidade mássica tanto para a temperatura de 30ºC quanto para 35ºC. A temperatura de condensação não exerceu influência direta no coeficiente com respeito ao tipo de fluido e tampouco à velocidade mássica desses. No entanto, o coeficiente diminui com o aumento da temperatura de condensação. De uma forma geral, o coeficiente ficou 7% menor quando a temperatura passou de 30C para 35C. Ademais, os valores experimentais do coeficiente de transferência de calor por condensação foram comparados com resultados teóricos obtidos a partir de dez correla-ções da literatura. Entre essas, a correlação de Haragushi [1] mostrou-se a mais adequada para estimativa do coeficiente de transferencia de calor, não obstante ter apresentado precisão inferior àquela de um modelo de previsão desenvolvido no presente trabalho com base na teoria de redes neurais, cuja acurácia foi de 98%.
Abstract
The aim of this work was the experimental determination of the condensation
heat transfer coefficient for the R1234yf fluid for mass velocities of 150 kg/(m².s), 200
kg/(m².s), 250 kg/(m².s) and 300 kg/(m².s), saturation temperatures of 30ºC and 35ºC
and qualitys steam of 10% to 90%. The experimental results were analyzed among
themselves and in relation to values made available by other researchers, revealing a
good harmony with these works. An increasing evolution of the heat transfer coefficient
was observed with the quality, which can be approximated by a third order polynomial
with an inflection point around the title of 50%. The results also indicated that the average heat transfer coefficient of R1234yf is lower than that of R134a of 28% and 9% for
the average mass velocities of 175 kg/(m².s) and 275 kg/(m².s), respectively. This result
was not affected by the two temperatures tested. Regarding the influence of mass speed
on the heat transfer coefficient of R1234yf, it was found that it increased by an average
of 20% for a variation of +100 kg(m².s) in mass speed for both the temperature of 30ºC
and to 35ºC. The condensation temperature did not have a direct influence on the coefficient with respect to the type of fluid or their mass velocity. However, the coefficient
decreases with increasing condensation temperature. In general, the coefficient was 7%
lower when the temperature went from 30 ºC to 35 ºC. Furthermore, the experimental
values of the condensation heat transfer coefficient were compared with theoretical results obtained from ten correlations in the literature. Among these, the Haragushi correlation proved to be the most suitable for estimating the heat transfer coefficient, despite
having a lower precision than that of a forecast model developed in the present work
based on the theory of neural networks, whose accuracy was 98%.
Assunto
Engenharia mecânica, Condensação, Calor - Transmissão, Redes neurais (Computação)
Palavras-chave
R1234yf, Condensação, Transferência de calor, Redes neurais.
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