Análise do desempenho de um refrigerador doméstico funcionando com uma válvula de expansão micrométrica

Household refrigerators are equipments that represent a significant portion on the eletricity consumption of Brazilian homes. The use of these devices with low energy efficiency contributes to increase the energy consumption. The energy efficiency of a refrigerator is a function of the interaction between the coolant fluid and the components of the thermodynamic cycle. Changes in load and/or nature of the coolant may modify the condensing and/or evaporation pressures. The volumetric capacity of the compressor, the mass flow of coolant and the compression power are dependent parameters of the condensation and evaporation pressures. Thus, the expansion devices exert an importante role in the balance of these pressures, being fundamental for the better performance of the refrigeration cycle. This experimental research aims to investigate the sensitivity of the performance parameters of a household refrigerator operating with R134a and at different evaporation pressures. Therefore, a small refrigerator was instrumented with temperature, pressure sensors and other variables of interest, installed along the cooling circuit, in order to allow the thermal mapping and the evaluation of the equipment performance parameters. The variation of pressure loss in the coolant fluid resulting from the operation of the expansion valve with micrometric adjustment that modifies the evaporation temperature, influencing significantly the performance parameters of the thermodynamic refrigeration cycle.

Os refrigeradores de uso doméstico são equipamentos que apresentam uma parcela significativa do consumo de energia elétrica nas residências brasileiras. O uso destes equipamentos com baixa eficiência energética contribui para o aumento do consumo de energia. A eficiência energética de um refrigerador é função da interação o fluido refrigerante e os componentes do ciclo termodinâmico. Alterações na carga e/ou natureza do refrigerante podem modificar as pressões de condensação e/ou evaporação. A capacidade volumétrica do compressor, a vazão mássica de refrigerante e a potência de compressão são parâmetros dependentes das pressões de evaporação e condensação. Assim, os dispositivos de expansão exercem um papel importante no equilíbrio destas pressões, sendo fundamentais para o melhor desempenho do ciclo de refrigeração. A presente pesquisa experimental tem como propósito investigar a sensibilidade dos parâmetros de desempenho de um refrigerador doméstico operando com R134a e em diferentes pressões de evaporação. Para tanto, um refrigerador de pequeno porte foi instrumentado com sensores de temperatura, de pressão e de outras variáveis de interesse, instalados ao longo do circuito frigorífico, de modo a permitir o mapeamento térmico e a avaliação dos parâmetros de desempenho do equipamento. A variação da perda de carga no fluido refrigerante resultante da atuação da válvula de expansão de ajuste micrométrico modifica a temperatura de evaporação, influenciando sensivelmente os parâmetros de desempenho do ciclo termodinâmico de refrigeração.