Estudo analítico baseado no ciclo real de refrigeração do R1234yf como substituto para o R134a

Abstract

Atualmente, certos fluidos refrigerantes ainda utilizados possuem um alto impacto no aquecimento global e precisam ter seu uso reduzido, como por exemplo o R134a. No entanto, muitas das máquinas já em operação foram projetadas para funcionar com esses refrigerantes. O drop-in é uma das alternativas de transição para fluido de menor impacto ambiental. Consiste em realizar apenas a troca do fluido, sem alterar o equipamento. Apesar de ser uma solução barata, por vezes pode trazer uma redução na eficiência desses sistemas. Nesse contexto, esse trabalho buscou desenvolver um modelo para prever os efeitos do drop-in nesses sistemas. Foi construído um código para aplicação de balanços de massa e energia, seguindo como base as hipóteses do ciclo termodinâmico real de refrigeração por compressão de vapor. Os dados gerados a partir desse modelo foram validados em comparação com resultados experimentais. O modelo foi capaz de prever o comportamento do sistema antes e depois da substituição do fluido, de maneira satisfatória para a maior parte dos casos avaliados. As maiores diferenças encontradas em comparação aos resultados experimentais foram de 11%. Posteriormente, foi realizada uma análise do impacto de emissões onde o R1234yf apresentou uma redução de cerca de 63%

Currently, some of the refrigerant fluids still being used, such as the R134a, have a high global warming potential and need to be reduced. Nevertheless, a great part of the machines on operation today, where meant to utilize those refrigerants. Drop-in is an alternative for transitioning into systems that are more ecofriendly. It consists on substituting the refrigerant without changing the machine. Despite being a cheaper option, utilizing drop-in can cause a reduction on the energy efficiency of the systems. In this context, this paper aimed to develop a numerical model that could simulate the effects of the drop-in. A code was built to apply mass and energy balances, based on the definitions of a real refrigeration cycle thermodynamic model. The dada generated by this code was them validated with a comparison to experimental results. The model was able to simulate in a satisfactory manner the effects of the substitution of the fluid, on most of the cases tested. The biggest difference in comparison to the experimental results was of 11%. Finally, an analysis on the warming impact was executed, which show a 63% reduction after switching fluids