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Tese

Evaluation of flow-induced noise, structure vibration, and flow morphology of R134a flowing through a thermostatic expansion valve (2022)

  • Authors:
  • Autor USP: SANTOS FILHO, ERIVELTO DOS - EESC
  • Unidade: EESC
  • Sigla do Departamento: SEM
  • DOI: 10.11606/T.18.2022.tde-16022023-173331
  • Subjects: ESCOAMENTO BIFÁSICO; REFRIGERAÇÃO; AR CONDICIONADO; VÁLVULAS
  • Keywords: Ruído induzido pelo escoamento; Válvula de expansão térmostática
  • Agências de fomento:
  • Language: Inglês
  • Abstract: O ruído induzido pelo escoamento em refrigeradores e sistemas de condicionamento de ar merecem atenção, pois ambientes residenciais/comerciais proporcionam condições adequadas para propagação sonora. Dispositivos de expansão são normalmente posicionados no interior das residências, deteriorando o silêncio do ambiente e resultando em ruídos indesejados e incômodos ao usuário. Até o presente momento, um número crescente de estudos, porém limitado, exploraram o ruído induzido pelo escoamento em dispositivos de expansão, como tubos capilares, tubos de orifício, válvulas de expansão termostáticas e eletrônicas. O número de estudos abrangendo o ruído induzido pelo escoamento em uma válvula de expansão termostática é ainda mais escasso. Neste contexto, a presente tese de doutorado apresenta uma avaliação experimental inédita da morfologia do escoamento bifásico a montante e jusante do orifício de expansão, vibração da estrutura e do ruído interno e externo induzido pelo escoamento de R134a através de uma válvula de expansão termostática com características comercial. Os resultados foram obtidos para uma seção de teste de borossilicato com um diâmetro interno de 10,12 mm, vazão mássica de 0,02 a 0,04 kg/s (velocidade mássica de 4583 a 36701 kg/(m^[2] s)), pressão e temperatura de saturação a montante da válvula de expansão de 7,7 a 10,2 bar e 30 a 40ºC respectivamente, expandindo em um reservatório a pressão e temperatura de saturação de de 4,1 bar e 10ºC, respectivamente. Os testesforam executados para líquido subresfriado de até -15ºC até títulos de vapor de 15% a montante da válvula expandindo para títulos de vapor de 8 a 34 %. Imagens da morfologia do escoamento a montante e a jusante da válvula de expansão foram obtidas e correlacionadas com o ruído induzido pelo escoamento e a aceleração da seção de testes. Os padrões de bolhas isoladas, bolhas coalescentes, agitante e anular foram observadas nas imagens registradas a montante da válvula de expansão. A jusante da válvula, a morfologia do escoamento mostrou-se caótica devido ao processo de evaporação do fluido, não podendo ser classificada de acordo com os padrões de escoamento previamente definidos na literatura. Além disso, foi estimada a velocidade dos jatos partindo do orifício da válvula de expansão ao longo da seção de visualização. Os jatos foram caracterizados como frentes de líquido seguidas por bolhas dispersas. Os jatos exibiram velocidades aproximadamente constantes de 20 m/s para líquido sub-resfriado a montante da válvula, independentemente da condição experimental. A transição de líquido subresfriado para escoamento bifásico na entrada da válvula resultou em um aumento abrupto na velocidade do jato. Por outro lado, com o estabelecimento do padrão anular na entrada da válvula, a velocidade do jato manteve-se aproximadamente constante independente da condição experimental. Além disso, a velocidade do jato diminui ao longo da seção de visualização. As frequências de jato observadas em48 e 96 Hz foram semelhantes às frequencias encontradas no ruído externo. A avaliação do ruído externo e da aceleração da seção de testes apresentaram tendências semelhantes com incremento do título de vapor. Além disso, observou-se elevados ruído externo, interno e vibrações da seção de testes para a presença de bolhas isoladas na entrada da válvula. O espectro de frequência apresentou comportamento semelhante para o ruído externo e aceleração da seção de testes, enquanto o ruído interno apresentou comportamento distinto. Por fim, a análise paramétrica revelou que o ruído externo e a aceleração da seção de testes estão diretamente relacionados ao padrão do escoamento, velocidade do jato e título de vapor; no entanto, são independentes do fluxo mássico e da diferença de pressão através do dispositivo de expansão. Além disso, estatisticamente não foi encontrado efeito do título de vapor de entrada/saída, vazão mássica, ruído externo, aceleração da seção de teste, queda de pressão e velocidade do jato sobre o ruído interno
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 12.12.2022
    • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI
    Informações sobre o DOI: 10.11606/T.18.2022.tde-16022023-173331 (Fonte: oaDOI API)
    • Este periódico é de acesso aberto
    • Este artigo é de acesso aberto
    • URL de acesso aberto
    • Cor do Acesso Aberto: gold
    • Licença: cc-by-nc-sa
    How to cite
    A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas

    • ABNT

      SANTOS FILHO, Erivelto dos. Evaluation of flow-induced noise, structure vibration, and flow morphology of R134a flowing through a thermostatic expansion valve. 2022. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2022. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-16022023-173331/. Acesso em: 08 out. 2024.

    • APA

      Santos Filho, E. dos. (2022). Evaluation of flow-induced noise, structure vibration, and flow morphology of R134a flowing through a thermostatic expansion valve (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-16022023-173331/

    • NLM

      Santos Filho E dos. Evaluation of flow-induced noise, structure vibration, and flow morphology of R134a flowing through a thermostatic expansion valve [Internet]. 2022 ;[citado 2024 out. 08 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-16022023-173331/

    • Vancouver

      Santos Filho E dos. Evaluation of flow-induced noise, structure vibration, and flow morphology of R134a flowing through a thermostatic expansion valve [Internet]. 2022 ;[citado 2024 out. 08 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-16022023-173331/

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