Resumo: O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de dois modelos numéricos para simular o comportamento em regime permanente e transiente de uma máquina de compressão a vapor água-água. Os modelos do evaporador e do condensador são estabelecidos a partir das leis de conservação de massa, de energia, e de quantidade de movimento, aplicadas localmente ao longo dos trocadores de calor. Nestes balanços, são utilizadas correlações da literatura para calcular o coeficiente de transferência de calor, a perda de pressão e a fração de vazio nas regiões de esoamentos bifásicos. Devido ao fato de que as inércias térmicas da válvula de expansão e do compressor podem ser desprezadas estes componentes foram modelados em regime permanente. Predições com os modelos em regime permanente e transiente mostram que existe uma boa concordância entre os mesmos. Simulações adicionais são realizadas com o objetivo de estudar a possibilidade de controlar as potências de refrigeração e aquecimento e o grau de superaquecimento na saída do evaporador por meio das variações da rotação do compressor e da seção de escoamento da válvula de expansão. Simula-se também o comportamento de uma máquina de compressão a vapor para aquecimento de água de uso doméstico. Os resultados obtidos indicam que os modelos podem ser usados como ferramentas em projetos de sistemas de refrigeração e aquecimento por compressão a vapor, assim como para a obtenção de um algoritmo para controlar o mesmo Ver menos

Abstract: The main objective of this work is to present two numerical models to simulate the dynamic and steady-state behavior of an water-water compression vapor system. The condenser and the evaporator are divided in control volumes. A time dependent partial differential equations system is obtained from the mass, energy and momentum balances for each one control volume. The correlations utilized to calculate the convective heat transfer coefficients, void fraction and drop pressure du e to friction were experimentally validated by various researchers. Due to the fact that the expansion valve and the compressor have a very small thermal inertia they are modeled under steady-state conditions for both models. Dynamic and steady-state models predictions are compared. Satisfactory agreement was found for the case studied. Further simulations are performed aiming to verify the possibility of controlling the refrigeration power system and the superheating of the refrigerant in the evaporator outlet by the compressor speed and valve throttling section variations. Finally, the behavior of a vapor compression system to heat water for domestic purposes is simulated. The results indicated that the models could be used as tools in the design of refrigeration and heating systems by vapour compression and also to obtain an algorithm for controlling such systems Ver menos