Condensador evaporativo em escala reduzida: projeto, construção e análise experimental

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo experimental de um condensador evaporativo em escala reduzida, projetado e construído em laboratório, acompanhado de uma bancada para realizações de ensaios. O projeto do condensador evaporativo é feito por meio de uma análise dimensional e é utilizado um fator de redução de 1/4. A bancada experimental é composta por um evaporador e um reservatório de líquido, além do condensador. O evaporador é alimentado por água quente aquecida por uma resistência elétrica. O fluido refrigerante utilizado é o R-22 e ele circula na bancada pelo efeito de termosifão. A construção da bancada experimental é baseada na norma ASHRAE 64-1995. A finalidade da análise é determinar a capacidade de rejeição de calor e estudar o efeito da variação de parâmetros de funcionamento. Os testes são realizados para uma temperatura de condensação de 30,2 °C. Observa-se uma redução média de 13% na capacidade de rejeição de calor do condensador com um aumento da temperatura de bulbo úmido do ar de entrada de 16,5 °C para 18,5 °C. A maior transferência de calor ocorre com uma razão entre a vazão mássica de ar e de água aspergida sobre a serpentina próxima de dois. A capacidade do condensador pode ser aumentada com a utilização de um ventilador que aumente a vazão de ar. Os valores obtidos para o coeficiente de transferência de calor global oscilou em torno de 400 W/m2.C, valores que estão de acordo com a literatura consultada.

This work presents an experimental study from a reduced-scale evaporative condenser designed and built in the laboratory, together with a rig to perform the tests. The evaporative condenser design is made by means of a non-dimensional analysis and is used a reduction scale of 1/4. An evaporator and a liquid reservoir together with the evaporative condenser are the components from the rig. The evaporator is fed with hot water heated by an electrical resistance. It is used the R-22 as the refrigerant and it circulates by the thermosiphon effect. The rig construction is based on the standard ASHRAE 64-1995. The purpose of the experimental analyses is to determine the heat rejection capacity and the effects of the operation parameters variation. The tests are made with a condensing temperature of 30,2 °C. An average reduction of 13% in the heat rejection capacity is seen with the increase in the air inlet wet-bulb temperature, from 16,5 °C to 18,5 °C. The highest heat rejection occurs for a ratio between the air and sprayed water mass flow close to two. The heat rejection capacity can be increased if a larger fan is used to increase the air flow. The values obtained for the global heat transfer coefficient were close to 400 W/m2.C, which are consistent with the literature.