Airflow simulation in a horizontal closed refrigerated display cabinet

Abstract

Refrigeration equipment has become essential in several areas, especially in food preservation. In the last few years, closed refrigeration equipment becomes more popular because its consumption is much lower compared to the open ones. The work of this study focuses on the analysis of the cold air flow that traverses the equipment, knowing the external conditions. For this purpose, CFD ANSYS Fluent program was used. This uses the finite volumes technique to solve the equations of conservation of mass, momentum and energy. In the first part of the work, it was made a set of 2D simulations in which several parameters were studied. Firstly, the most appropriate mesh dimension was analysed (using only quadrilateral elements), then a comparison was made between different types of exits and turbulence models. To finish the 2D study products were introduced in the geometry with different dimensions, acting as obstacles to the fluid flow. Concerning the influence of the parameters, it can be concluded that the most predominant is the temperature in the lower zone near the evaporator. The heat flux near the wall and the influence of the lamps on the geometry with products affect punctually, not being reflected in other geometry zones significantly. The increased perforated area in the lower back allows greater ventilation in the lower back, however the temperature increases slightly. In the geometry with products, it can be concluded that the 2D geometry used is very limiting.

Os equipamentos de refrigeração tornaram-se essenciais em várias vertentes, especialmente na conservação de alimentos. Nos últimos anos os equipamentos de refrigeração fechados têm ganho destaque devido ao seu consumo ser muito inferior comparativamente com os abertos. O estudo centra-se na análise do escoamento de ar frio que percorre o equipamento, tendo em conta as condições exteriores. Para este efeito recorreu-se ao uso do programa CFD ANSYS Fluent. Este usa a técnica de volumes finitos na solução das equações de conservação da massa, momentum e energia. Na primeira parte do trabalho fez-se um conjunto de simulações 2D em que foram estudados vários parâmetros. Primeiramente, foi analisada a dimensão da malha mais adequada (com apenas elementos quadriláteros); de seguida, foi feita uma comparação entre diferentes tipos de saídas e modelos de turbulência. Para terminar o estudo 2D foram colocados produtos de diferentes dimensões, atuando como obstáculos ao escoamento. Quanto à influência dos parâmetros, pode concluir-se que o mais predominante é a temperatura na zona inferior junto ao evaporador. O fluxo de calor junto à parede e a influência das lâmpadas na geometria com produtos afetam pontualmente, não se refletindo noutras zonas geometria de uma forma evidente. O aumento da área perfurada nas costas na zona inferior permite uma maior ventilação nessa zona, contudo a temperatura aumenta ligeiramente. Quanto à geometria com produtos, pode concluir-se através dos resultados que a geometria 2D utilizada é bastante limitadora.