Investigação Experimental da Eficiência Energética e do Impa
Investigação Experimental da Eficiência Energética e do Impacto Ambiental de um Sistema de Refrigeração Cascata com CO2 (2017) - O presente trabalho apresenta uma comparação do desempenho de um sistema em cascata subcrítico usando o par R744 / R134a, com outro utilizando o par R744 / R290, através de uma operação de drop-in. O aparato experimental é composto por dois ciclos, o ciclo de baixa temperatura (BT) é formado por um compressor alternativo de velocidade variável para o R744 e uma válvula de expansão eletrônica que promove a evaporação direta do CO2 no interior de uma câmara fria (2,3m x 2,6m x 2,5m) para manter a temperatura interna de ar estável. O ciclo originalmente de alta temperatura (AT) é constituído por um compressor alternativo para o R134a, uma válvula de expansão eletrônica e um condensador arrefecido a ar. Um trocador de calor a placas, que é, ao mesmo tempo, o condensador do R744 e o evaporador para o ciclo AT, completa a bancada experimental. O grau de superaquecimento do R744 variou entre 5 e 15 K e a frequência de operação do compressor de R744 entre 40 e 65 Hz. A operação de drop-in foi realizada no ciclo AT, onde a carga do R134a foi substituída pelo R290 e reduzida em 50%. O sistema de refrigeração alternativo (R744 / R290) foi então submetido à outra etapa de testes, a qual permitiu a comparação energética entre os pares de refrigerantes. Por meio dos resultados obtidos, estimou-se um máximo COP equivalente a 2,09 e um valor mínimo de 1,81 para o par R744 / R134a. Os valores da capacidade de refrigeração estabeleceram-se entre 4,30 e 5,58 kW, demonstrando a aplicabilidade desse sistema cascata em condições de carga térmica variável. O valor mínimo da temperatura operativa do ar no interior da câmara foi -17,7 °C e o máximo -0,8 °C. Por fim, constatou-se que os resultados obtidos para o par R744 / R290 atenderam à condição de temperatura do ar no interior da câmara fria com valores de COP semelhantes. No entanto, o par R744 / R290 operou em capacidades de refrigeração até superiores, essas se estabeleceram entre 5,20 e 5,88 kW. Quanto ao impacto ambiental, baseado no parâmetro TEWI, os melhores resultados foram também obtidos com o hidrocarboneto, mostrando uma redução de aproximadamente 10%.
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