Modelação da força de adesão em válvulas de compressores considerando fenômenos interfaciais na película de óleo lubrificante

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Pizarro Recabarren, Rodrigo Adrián
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Engenharia mecânica
Refrigeração
Compressores
Valvulas
Força (Mecânica)
Adesao
Oleos lubrificantes
Link de acesso: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128918
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014
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A presença do óleo provoca um atraso na abertura das válvulas, tendo em vista que uma maior diferença de pressão é necessária entre o cilindro e as câmaras de sucção e descarga, reduzindo as eficiências volumétrica e isentrópica do compressor.Neste trabalho, é proposto um modelo matemático para investigar fenômenos de adesão provocados por um filme de óleo entre superfícies sólidas de geometrias planas e esféricas. O modelo foi aplicado para quantificar a força de adesão em válvulas de compressores e sua influência no comportamento dinâmico das válvulas durante a abertura. Parâmetros necessários para o fechamento do modelo, como o ângulo de contato entre a película de óleo e a superfície (com e sem a dissolução de fluido refrigerante no óleo) e a tensão interfacial foram obtidos por meio de experimentos em bancadas construídas especificamente para este estudo.De acordo com os resultados experimentais, a tensão interfacial óleo-refrigerante diminui com o aumento da solubilidade, gerando uma redução dos efeitos da força de capilaridade no fenômeno de adesão. Por outro lado, o ângulo de contato, independentemente da rugosidade das superfícies, do tipo de configuração geométrica utilizada e da solubilidade da mistura, apresenta um alto grau de molhabilidade na superfície, o que traz como resultado a intensificação dos efeitos das forças de tensão superficial.Por último, os resultados numéricos demonstraram que o sistema de sucção é mais sensível aos efeitos de adesão gerados pela presença da película de óleo entre a válvula e o assento.<br>Abstract: At ideal conditions, suction and discharge valves open and close instantaneously when the cylinder pressure becomes equal to the pressures in the suction and discharge chambers. However, in real systems, it does not occur because of viscous losses, valve inertia effects and due to an adhesion effect that is caused by the presence of an oil film between the valve and the seat. The adhesion force is caused by the deformation of the lubricating oil film that reaches the space between the valve and the film through the piston-cylinder gap. This causes a delay in the valve opening, since a larger pressure difference between the cylinder and the suction and discharge chambers is necessary to overcome the adhesion force. As a result, both the isentropic and the volumetric efficiencies of the compressor are reduced. In this work, a mathematical model is developed to investigate adhesion phenomena due to the presence of an oil film between solid surfaces of flat and spherical geometries. The model was applied to investigate the adhesion force in compressor valves and its influence on the dynamic behaviour of valves during the opening process. Input parameters needed to develop the model, such as the contact angle between the oil film and the surface (with and without considering refrigerant absorption in the oil) and the interfacial tension, have been determined via experimental apparatuses designed and built specifically for this purpose. According to the experimental results, the oil-refrigerant mixture interfacial tension decreases with the refrigerant solubility, which leads to a reduction of capillary effects and film adhesion. On the other hand, the contact angle measurements indicate a significant wettability of the surface, which was seen to be independent of surface roughness, geometric configuration and solubility. This increases the contribution of interfacial tension effects. Finally, the numerical results showed that suction systems are more sensitive to oil film adhesion phenomena than discharge systems.Barbosa Junior, Jader RisoDeschamps, César JoséUniversidade Federal de Santa CatarinaPizarro Recabarren, Rodrigo Adrián2015-02-05T20:29:27Z2015-02-05T20:29:27Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis295 p.| il., grafs., tabs.application/pdf329619https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128918porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2015-02-05T20:29:27Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/128918Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732015-02-05T20:29:27Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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