Mestrado Profissional em Engenharia Automotiva
Trabalhos de Conclusão de Curso

Dimensionamento e avaliação do ciclo de refrigeração de sistema de climatização automotivo

Design and Evaluation of the Refrigeration Cycle of Automotive Climate Control System

Autor
Santos, Eduardo Oliveira dos -
Orientador
Tribess, Arlindo
Defesa de tese
02 / 09 / 2005
Participantes da Banca
Tribess, Arlindo; Oliveira Junior, Silvio; Souza, Henor Artur
Palavras-chave
Engenharia automotiva; ar condicionado; refrigeração; conforto térmico; carga térmica
Keywords
automotive engineering; air conditioning; refrigeration; thermal comfort; thermal load

Resumo

O ser humano consome grandes quantidades de energia para satisfazer as suas necessidades de conforto. Em um veículo automotivo, depois da mobilidade em si, o ar condicionado é o maior consumidor de energia. O sistema de climatização para aplicações automotivas tem características particulares, diferentes de sistemas de climatização para outros ambientes. Em uma aplicação automotiva a variação de condições é bastante significativa, de modo que o sistema deve ser projetado para funcionar sob todas estas condições e propiciar condições de conforto térmico com o menor consumo de energia. No presente trabalho o objetivo é o projeto de um sistema de refrigeração que atenda aos requerimentos de carga térmica para um automóvel compacto em um ensaio específico realizado em túnel de vento. O projeto engloba o dimensionamento dos
componentes principais do ciclo de refrigeração como compressor, condensador, evaporador e o dispositivo de expansão. A partir da carga térmica, o ciclo de refrigeração foi dimensionado seguindo-se o procedimento de projeto. A avaliação do desempenho do ciclo foi realizada por meio de um procedimento de simulação proposto, e os resultados comparados com os do veículo testado. Os resultados obtidos com o modelo de simulação proposto são bastante razoáveis. O modelo pode ser utilizado para prever o impacto de modificações no ciclo de refrigeração, como a troca de componentes, ou mesmo para prever o funcionamento do sistema sob diferentes condições de operação.


Abstract
Human being spends a large amount of energy to satisfy its comfort needs. In the automotive applications, air conditioning is the second larger energy consumption system, after the mobility system itself. The refrigeration system for automotive application has peculiar characteristics, which are different from other refrigeration systems. In an automotive application, variation of several conditions are highly significant, so the system must be designed to operate satisfactorily under all these conditions and to provide thermal comfort with smallest possible energy consumption. The objective of this work is to present the project of a refrigeration cycle for a compact size vehicle in order to meet thermal load requirements of a specific wind tunnel test. The project includes the sizing of main components of a refrigeration cycle such as compressor, condenser, evaporator and expansion device. The refrigeration cycle is designed by following a design procedure, in order to meet the calculated thermal load. The performance of the refrigeration cycle is evaluated with the use of a proposed simulation procedure, and the results are compared with the actual vehicle test results. The results achieved with the proposed simulation model are acceptable. The model can be used to predict the impact of a modification in the refrigeration cycle such as a component change, or even to predict the system balance point under different operating conditions.