Modelo dinâmico do resfriador de gás de uma bomba de calor solar a CO2 pelo método de fronteira móvel
Carregando...
Data
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Antonio Augusto Torres Maia
Juan Jose Garcia Pabon
Willian Moreira Duarte
Juan Jose Garcia Pabon
Willian Moreira Duarte
Resumo
O presente trabalho propõe um modelo matemático para simular o comportamento de um trocador de calor, do tipo tubos bitubular com escoamento em contracorrente e helicoidal, que atua em regime dinâmico. O trocador de calor é usado para condensar/resfriar dióxido de carbono (CO2) e aquecer água, sendo o componente do protótipo de uma bomba de calor solar, que objetiva o aquecimento de água para uso doméstico. A predição foi feita por meio de uma modelagem matemática usando a linguagem Fortran®. O modelo matemático utilizado foi do tipo fronteira móvel, e o escoamento foi considerado unidimensional, transiente e com perdas de carga ao longo do escoamento. O modelo de fronteira móvel foi confrontado com os dados experimentais obtidos em estudos na bomba de calor solar a CO2. Os resultados dessas comparações mostram que o modelo responde de forma similar aos testes experimentais, com desvio médio de 0,5% para as pressões de alta do ciclo e 4,8% para a temperatura de saída da água do resfriador.
Abstract
This work proposes a mathematical model to simulate the behavior of a bi-tubular heat exchanger, with countercurrent and helical flow, which operates in a dynamic state. The heat exchanger is a water heater system, by the condensation/cooling of Carbon Dioxide (CO2) and it is component of a solar heat pump prototype, used to heat water for domestic use. A moving boundary model was built using the Fortran® programming language for prediction of the heat exchanger behavior. The CO2 flow was considered unidimensional, transient and with pressure drop. The moving boundary model was compared with experimental data of the solar heat pump prototype, obtained in studies on the solar heat pump prototype. The results demonstrated good agreement between the model and the experiments, with mean percentage error equal to 0,5% for the high pressures of the cycle and 4,8% for the water outlet temperature. Keywords: Dynamic model, Moving boundary model, CO2, Heat exchanger, Transcritical cycle.
Assunto
Dióxido de carbono, Metodos de simulação, Refrigeração, Modelos matemáticos, Engenharia mecânica, Fluidos
Palavras-chave
Fronteira móvel, Modelo dinâmico, CO2, Trocador de calor, Ciclo transcrítico