Estudo do defeito tipo rechupe em tubos de cobre de trocadores de calor

Abstract

Neste trabalho foi analisado experimentalmente o processo de deformação radial em tubos de cobre que estão submetidos a ciclos termomecânicos em trocadores de calor. O objetivo principal consiste no estudo da formação do defeito tipo rechupe, visando entender a origem da deformação. Para a repetição do processo de formação do defeito, construiu-se uma bancada de testes utilizando o fluido refrigerante R-22, semelhante ao que ocorre em aplicações comerciais. A formação da camada de gelo externa ao tubo de testes foi feita de maneira artificial, ocorrendo o degelo por vapor superaquecido, retratando o que ocorre na prática. Foram utilizados instrumentos de controle e de coleta de dados para a comprovação da gradual formação do rechupe, relacionando a sua intensidade com a severidade dos ciclos de pressão e temperatura. As propriedades do tubo novo, expandido e do tubo defeituoso foram avaliadas com a análise da microestrutura, ensaios de tração e indentação, observando as diferentes respostas do material cada estado de processamento mecânico. Com os resultados obtidos foi possível verificar que a espessura da camada de gelo possui grande influência na deformação tipo rechupe, e que as curvas dos evaporadores estão menos sujeitas a formação do defeito que os tubos.O aumento da perda de carga no evaporador influencia diretamente as temperaturas do sistema, retratando uma acentuada perda de eficiência. A ocorrência do rechupe está sempre localizada próxima a entrada do fluido refrigerante. Finalmente, a correlação entre a má prática operacional, a ausência de ciclos periódicos de degelo, induz a formação do defeito tipo rechupe.

In this work was experimentally analyzed the process of radial deformation in copper pipes submitted to a thermomechanical cycles in heat exchangers. The main objective is the study of the dent formation in order to understand the cause of the deformation. A simulator was build using R-22 as a fluid refrigerant to repeat the process of formation the dent. The external frost formation on the tube was made in the artificial way. The defrost was made by hot gas method, same as occurred in commercial applications. Control devices and sensors were used to measure data and control variable process to analyse the gradual formation of the dent, relating the intensity of the deformation with the severity of pressure cycle and temperature. The properties of the new tube, expanded tube and the defective tube were evaluated by microstructure analysis, tensile and indentation tests, observing the different behavior of the material to each state of mechanical processing. With the results achieved it was possible to verify that the layer thickness of the ice has great influence in the dent deformation, and the curves of the evaporator are less subject to the dent formation than pipes. The increase of pressure drop in the evaporator has directly influence on the temperatures of the system, which shows one accented loss of efficiency. The dent occurrence always is located near the entry of the fluid refrigerant. Finally, the correlation between bad operational practices and the absence of periodic cycles of defrost induce the formation the dent defect.