Exportação concluída — 

Previsão da velocidade de impacto de válvulas tipo palheta

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Silva, Igor Leonardo Lessack de Paula e
Orientador(a): Deschamps, César José
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
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
Link de acesso: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/262961
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2024.
id UFSC_dd503cdce29cf66933d57d7c1ca513f0
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/262961
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str
spelling Universidade Federal de Santa CatarinaSilva, Igor Leonardo Lessack de Paula eDeschamps, César José2025-01-29T23:22:13Z2025-01-29T23:22:13Z2024389856https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/262961Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2024.A tendência de aumento da velocidade de operação de compressores alternativos de refrigeração representa um grande desafio devido à falha por fadiga de impacto em válvulas do tipo palheta. A velocidade de impacto dessas válvulas contra o assento tem sido amplamente utilizada por fabricantes de compressores como critério para análise da fadiga. O objetivo deste estudo é a previsão numérica da velocidade de impacto de válvulas, com o emprego de um modelo numérico simplificado desenvolvido com o código GT-SUITE. O modelo adota um sistema equivalente massa-mola-amortecedor para modelar a dinâmica da válvula e áreas efetivas de força e escoamento para determinar a força induzida pelo escoamento sobre a válvula e a vazão mássica nos seus orifícios de passagem. Para validar os resultados numéricos, medições de velocidade das válvulas de sucção de um compressor foram realizadas com um Vibrômetro Laser Doppler, utilizando ar como fluido de trabalho e removendo a linha de sucção para facilitar o acesso óptico às válvulas. Uma análise sistemática foi realizada para verificar o efeito de diferentes parâmetros de entrada do modelo (força de contato, adesão do óleo e junta de montagem da válvula) e de condições de operação do compressor (velocidade de rotação e razão de pressão) sobre a dinâmica e a velocidade de impacto da válvula de sucção. Observou-se que a força de contato influencia significativamente a dinâmica e a velocidade de impacto da válvula, permitindo prever o efeito de rebote observado experimentalmente. Verificou-se também que a força de adesão de óleo entre a válvula e o assento tende a aumentar a velocidade de impacto na primeira oscilação de abertura da válvula e a reduzi-la nas oscilações subsequentes. Por outro lado, a junta de fixação da válvula apresentou a menor influência sobre a velocidade de impacto, mas a sua inclusão na determinação da rigidez equivalente e da frequência natural resulta em previsões de dinâmica de válvula mais alinhadas com os dados experimentais. Os resultados mostraram que a velocidade de impacto aumenta com a velocidade rotacional do compressor, mas tende a se estabilizar a partir de uma certa rotação. O estudo também mostrou que a razão de pressão pouco afeta a velocidade de impacto da válvula. As velocidades de impacto previstas com o modelo mostraram concordância com as medições realizadas para as válvulas mais rígidas, mas o mesmo não acontecendo com a válvula menos rígida. Um modelo tridimensional desenvolvido em volumes finitos e que não emprega áreas efetivas, uma vez que calcula diretamente a força induzida e a vazão mássica da solução do escoamento através da válvula, conseguiu prever a velocidade de impacto da válvula menos rígida. Isso indica que a deficiência do modelo simplificado na avaliação da velocidade de impacto da válvula menos rígida está relacionada aos efeitos transientes do escoamento nas válvulas, que podem amortecer a dinâmica da válvula, mas não são caracterizados nos conceitos de áreas efetivas de força e escoamento.Abstract: The trend toward increasing the rotational speed of reciprocating compressors adopted in refrigeration systems poses a significant challenge due to failure from impact fatigue in reed-type valves. The impact velocity of these valves against their seats has been extensively used by compressor manufacturers as a criterion for analyzing fatigue. This study aims to numerically predict the impact velocity of valves using a simplified numerical model developed with the GT-SUITE software. The model employs a mass-spring-damper equivalent system to simulate the dynamics of the valve and effective force and flow areas to determine the flow-induced force on the valve and the mass flow rate through its feeding orifices. To validate the numerical results, velocity measurements of suction valves in a compressor were carried out using a Laser Doppler Vibrometer, employing air as the working fluid and removing the suction line to facilitate optical access to the valves. A systematic analysis was conducted to assess the effect of different input parameters of the model (contact force, oil adhesion, and valve mounting gasket) and compressor operating conditions (rotational speed and pressure ratio) on the dynamics and impact velocity of the suction valve. It was observed that the contact force significantly influences the dynamics and impact velocity of the valve, allowing the prediction of the rebound effect observed experimentally. It was also found that oil adhesion between the valve and the seat tends to increase the impact velocity during the first opening oscillation of the valve and decrease it in subsequent oscillations. Conversely, the valve mounting gasket showed the least influence on impact velocity, but its inclusion in determining equivalent stiffness and natural frequency results in valve dynamics predictions more aligned with experimental data. The results indicated that impact velocity increases with the rotational speed of the compressor but tends to stabilize after a certain rotation speed. The study also showed that the pressure ratio has negligible effect on the impact velocity of the valve. The impact velocities predicted with the model were consistent with measurements performed for the stiffer valves, but not for the less rigid valve. A three-dimensional model developed in finite volumes, which does not employ effective areas as it directly calculates the induced force and mass flow from the flow solution through the valve, was able to predict the impact velocity of the less rigid valve. This suggests that the deficiency of the simplified model in assessing the impact velocity of the less rigid valve is related to the transient effects of flow in the valves, which can dampen the valve dynamics but are not characterized in the concepts of effective force and flow areas.96 p.| il., gráfs.porEngenharia mecânicaCompressoresPrevisão da velocidade de impacto de válvulas tipo palhetainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPEMC2366-D.pdfPEMC2366-D.pdfapplication/pdf3506156https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/262961/-1/PEMC2366-D.pdfbc146295d12cce13822a4a2df0833d77MD5-1123456789/2629612025-01-29 20:22:13.318oai:repositorio.ufsc.br:123456789/262961Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestsandra.sobrera@ufsc.bropendoar:23732025-01-29T23:22:13Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Previsão da velocidade de impacto de válvulas tipo palheta
title Previsão da velocidade de impacto de válvulas tipo palheta
spellingShingle Previsão da velocidade de impacto de válvulas tipo palheta
Silva, Igor Leonardo Lessack de Paula e
Engenharia mecânica
Compressores
title_short Previsão da velocidade de impacto de válvulas tipo palheta
title_full Previsão da velocidade de impacto de válvulas tipo palheta
title_fullStr Previsão da velocidade de impacto de válvulas tipo palheta
title_full_unstemmed Previsão da velocidade de impacto de válvulas tipo palheta
title_sort Previsão da velocidade de impacto de válvulas tipo palheta
author Silva, Igor Leonardo Lessack de Paula e
author_facet Silva, Igor Leonardo Lessack de Paula e
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Silva, Igor Leonardo Lessack de Paula e
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Deschamps, César José
contributor_str_mv Deschamps, César José
dc.subject.classification.none.fl_str_mv Engenharia mecânica
Compressores
topic Engenharia mecânica
Compressores
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2024.
publishDate 2024
dc.date.issued.fl_str_mv 2024
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2025-01-29T23:22:13Z
dc.date.available.fl_str_mv 2025-01-29T23:22:13Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/262961
dc.identifier.other.none.fl_str_mv 389856
identifier_str_mv 389856
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/262961
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 96 p.| il., gráfs.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/262961/-1/PEMC2366-D.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv bc146295d12cce13822a4a2df0833d77
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv sandra.sobrera@ufsc.br
_version_ 1851759307256758272

Registros relacionados