Modelagem e simulação de unidades resfriadoras de líquidos por absorção H2O-LiBr de simples e duplo efeito, incluindo o efeito de aditivos e clima local

Abstract

A finalidade deste trabalho é a modelagem física e simulação numérica de unidades resfriadoras de Líquidos por absorção a H2O-LiBr, nas configurações a simples e duplo efeito, com análise do efeito da utilização de aditivos na solução de H2O-LiBr e da influência do clima local sobre o desempenho e consumo energético da unidade. O modelamento físico de cada um dos componentes do sistema foi adotado baseando-se nos princípios clássicos da conservação de energia, junto com as correlações aplicáveis da transferência de calor e massa e equações que descrevem as propriedades dos fluidos de trabalho. O modelo adota um conceito semi-empírico, ou seja, parâmetros característicos para cada componente do sistema são utilizados. A aplicação do modelamento e simulação é realizada para quatro estudos de caso. No primeiro estudo de caso é simulada a operação de uma unidade resfriadora de líquido, de simples efeito, para as 8760 horas do ano, com aplicação em um edifício comercial. A simulação de uma unidade por absorção de duplo efeito, com estimativa do consumo de gás natural, durante o período de um ano de operação da máquina, é o objeto do estudo de caso dois. No terceiro estudo de caso, o consumo anual de combustível e desempenho de uma unidade de resfriamento de duplo efeito é comparado, para duas localidades climáticas diferentes. Finalmente, a avaliação da influência do uso de aditivos à solução H2O-LiBr, sobre o desempenho da unidade resfriadora é analisado no quarto estudo de caso, onde, se obteve um ganho no coeficiente de performance de até 5,5%, se comparado ao desempenho com uso da solução convencional de H2O-LiBr. Dessa forma, os resultados obtidos nesse trabalho permitem uma avaliação sobre a influência de vários fatores, no desempenho de unidades resfriadoras de líquidos por absorção e por conseqüência em seu consumo energético. _____________________________________________________________ ABSTRACT

The purpose of this work is the physical modeling and simulation of H2O-LiBr absorption chillers, in the single and double effect settings, with analysis of the effect of the use of additives in the solution of H2O-LiBr, and the influence of local climate on the performance and energy consumption of the unit. The physical modeling of each component of the system was adopted based on the classical principles of the energy conservation, along with the correlations for the heat and mass transfer or equations that describe the properties of the fluids of work. The model adopts a semi-empirical approach, where characteristic parameters for each component of the system are used. The application of physical modeling and simulation is carried out for four case studies. In the first case study is simulated the operation of a single effect chiller unit, for 8760 hours of the year, with implementation in a commercial building. The simulation of a double effect absorption machine with estimated consumption of natural gas during the period of one year of operation of the machine is the subject of the second case study. In case study three, the annual consumption of fuel and performance of a double effect absorption machine is compared for two different climatic areas. Finally, the evaluation of the influence of the use of additives to the solution H2O-LiBr, on the performance of the absorption chiller is analyzed in the fourth case study, where, was obtained an improvement in the COP of the system up to 5.5%, when compared with the COP of the conventional solution of H2O-LiBr. Thus, the results obtained in this work provide an assessment on the influence of various factors in the absorption chiller performance and result in their energy consumption.