Concepção de método para medição de perdas por atrito no par pistão-cilindro de compressores herméticos de refrigeração

Autor: Cervelin, Leonardo do Nascimento
Přispěvatelé: Universidade Federal de Santa Catarina, Flesch, Carlos Alberto
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSC
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
Popis: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2018. O aumento do rendimento em compressores herméticos para refrigeração consome boa parte da parcela de investimento e tempo alocados em pesquisa e desenvolvimento das empresas fabricantes. O esforço despendido tem como justificativa levar ao consumidor um equipamento com qualidade superior, eficiente e competitivo perante os demais fabricantes. O rendimento desses equipamentos é afetado por vários fatores, sendo o atrito mecânico um dos componentes que, além de dissipar parte da potência elétrica fornecida, provoca outros efeitos indesejados, degradação do óleo, geração de resíduos que se depositam em outras partes do compressor ou do circuito de refrigeração. No compressor, mancais e eixo, olhais da biela e pinos de fixação, pistão-cilindro são elementos dissipadores de energia por atrito, cada um contribuindo de forma diferente para as perdas de energia mecânica. Buscando a máxima eficiência de equipamentos já estabelecidos no mercado ou a criação de novos modelos de compressores, o par pistão-cilindro é constantemente alvo de modificações. Para tanto, é importante ter domínio dos impactos das escolhas realizadas. Atualmente, os ensaios de perdas por atrito continuam sendo, praticamente os mesmos empregados no início da fabricação de compressores. Os métodos utilizados avaliam o compressor globalmente, sem apresentar a possibilidade de isolar os pares nos quais ocorrem as perdas. Ademais, muitos deles apenas permitem aferir as perdas mecânicas após o desligamento do compressor. Dessa forma, os impactos das modificações realizadas no par pistão-cilindro podem ser mal avaliados por conta das perturbações oriundas de outras fontes de atrito. Dentro desse contexto, foi proposto o desenvolvimento de um método de avaliação das perdas mecânicas com o compressor em operação do par pistão-cilindro. Por meio de uma abordagem alternativa, a biela do compressor foi instrumentada para converter as forças que atuam sobre o pistão em um sinal elétrico mensurável. Esse enfoque permitiu a realização de ensaios durante o funcionamento, o que não é possível na maioria dos métodos atuais, representando uma evolução no estado da arte de ensaios voltados a compressores herméticos. Tendo em vista o método proposto, os resultados de perdas mecânicas ficaram condizentes com os obtidos por meio de simulação e por meio de um método semelhante ao das perdas mecânicas a vazio desenvolvido em paralelo , o qual tem foco no par pistão-cilindro de compressores herméticos para refrigeração. Além disso, em concordância tais como: aquecimento, ruído, desgaste de peças, 10 com a literatura, o comportamento das perdas mecânicas resultou conforme esperado para diferentes temperaturas e frequências rotacionais do compressor. Abstract : The search for increased efficiency in hermetic compressors for refrigeration consumes a large share of investments and time in R&D of manufacturing companies. The expended effort is justified by the need to supply the consumer with an equipment of superior quality, efficiency and competitiveness before the market competitors. The compressor performance is affected by several reasons. One of them is the mechanical friction that besides dissipating part of the electric power supplied, it causes other unwanted effects, such as: heating, noise, wear, oil degradation, loose debris around the parts of the compressor or the refrigeration circuit. Bearings and shaft, connecting rod eyes and locking pins, piston-cylinder are friction-dissipating elements in the compressor. Each of them contributes in a different way to the mechanical energy losses. In the search for the efficiency optimizations of compressors already established in the market or in the creation of new models, the piston-cylinder pair is in constantly change. Therefore, it is important to have control of the impacts of the choices made, and so, methods are necessary to extract the values of power losses in the form of friction of the tribological pair. The methods used evaluate the compressor globally, without presenting the possibility of isolating the pairs in which losses occur. Thus, the impacts of the modifications made on the piston-cylinder pair can be poorly evaluated due to the perturbations from other sources of friction losses. In this context, the development of a method of evaluating the mechanical losses - with the compressor in operation of the piston-cylinder pair was proposed. Over an alternative approach, the compressor connecting rod was instrumented to translate the forces that act on the piston into a measurable electrical signal. It allowed friction loss tests during the operation, something not possible with existing methods, representing an evolution in the state of the art of tests directed to hermetic compressors. The results of mechanical losses, according to the proposed method, were consistent with those obtained by simulation and by a method similar to off-load mechanical losses - developed in parallel - focused on the hermetic compressors for refrigeration piston- cylinder pair. In addition, in agreement with the literature, the behavior of the mechanical losses behaved as expected for different temperatures and rotational frequencies of the compressor.
Databáze: OpenAIRE
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