Otimização termodinâmica de sistemas de refrigeração solar

Abstract

Resumo: Este trabalho apresenta uma contribuição para o entendimento de sistemas de refrigeração ou de condicionamento de ar alimentados por energia solar com uma forma de determinar a maneira como as taxas de refrigeração, fluxos de massa e as áreas de transferência de calor se relacionam. A intenção é tomar possível a identificação das regras preliminares de projeto. É considerado o problema termodinâmico básico de como obter a máxima taxa de entrada de exergia em um refrigerador alimentado por energia solar. É analisada a existência de uma razão ótima de vazões mássicas dos fluidos de trabalho para máxima refrigeração. A análise prossegue relacionando a taxa de geração de entropia, os parâmetros físicos e de operação, e as restrições físicas do sistema, através dos princípios fundamentais de transferência de calor. Finalmente, uma análise termodinâmica determina as características ótimas que levam à mínima geração de entropia. A eficiência de segunda lei da Termodinâmica é considerada como sendo a figura de mérito apropriada para determinação do ótimo termodinâmico do sistema.

Abstract: This work attempts to contribute to the understanding of the behavior of solar-driven refrigeration and air conditioning system by correlating refrigeration rate, mass flows and heat transfer areas in order to allow the identification of preliminary design rules. The basic thermodynamic problem of how to obtain maximum exergy input rate in a solar-driven refrigerator is considered. The occurrence of an optimal refrigerant flow rate for maximum refrigeration is investigated. The analysis proceeds by correlating the entropy generation rate, the physical and operating parameters, and the physical constraints of the system, through well-established heat transfer relationships. Finally, a thermodynamic analysis determines the optimal characteristics that lead to minimum entropy generation. The second law efficiency is identified as the appropriate figure of merit for the thermodynamic optimum.