Comparação de modelos matemáticos de transferência de calor em reatores de sistemas de refrigeração por quimiosorção

Resumo

Este trabalho comparou dois modelos matemáticos do reator de um chiller por adsorção química. Os modelos consideraram o reator como tendo as características de transferência de calor de um tubo aletado, com um adsorvente composto inserido entre as aletas. Considerou-se que o fluido de transferência de calor poderia escoar no centro radial do leito adsortivo, ou em uma região anular ao redor desse leito. Um dos modelos considerou o leito adsortivo como tendo uma temperatura uniforme, enquanto o outro considerou os gradientes de temperatura axiais e radiais do leito adsortivo. Ambos os modelos matemáticos foram simulados em ambiente MatLab. No primeiro modelo determinou-se quais as dimensões do reator que possibilitam um fluxo de calor suficiente para a realização dos processos de adsorção e dessorção no tempo especificado, e nessas condições, calculou-se a potência de refrigeração específica, a densidade de potência de refrigeração e o coeficiente de desempenho (COP). As variáveis independentes manipuladas nas simulações foram o tipo de escoamento, que pode ser numa seção transversal circular ou numa região anular, o tipo de aletas, que pode ser axial ou radial, o tempo de ciclo e o coeficiente de contato entre a parede do tubo e o adsorvente. De modo geral, o escoamento na região anular do reator e o uso de aletas axiais propiciaram maiores densidades de potência de refrigeração e potências específicas de refrigeração. Por outro lado, o escoamento na região anular do reator apresentou menores coeficientes de desempenho em comparação ao escoamento na seção transversal circular, nas mesmas condições. Os resultados obtidos com o primeiro modelo para o reator com aletas radiais foram comparados com os resultados obtidos com o segundo modelo, que apresentou resultados em média 32,2% menores para escoamento numa região anular ao redor do reator e 53,6% menores para escoamento na região central do reator.