Capitulo2 a

Universidade Agostinho Neto
Faculdade de Engenharia
Curso de Engenharia Mecânica

CLIMATIZAÇÃO &
REFRIGERAÇÃO

AULA 3

SUMÁRIO
CAP I I – SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO
CLASSIFICAÇÃO DA MÁQUINA FRIGORIFICA
AGENTE DE TRABALHO
CICLO DE REFRIGERAÇÃO DE CARNOT,.MAQUINA FRIGORIFICA PERFEITA
CICLO DE REFRIGARAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR

Máquina frigorifica em regime húmido, Diagrama de MOLLIER
Máquina frigorifica em regime seco. Ciclo teórico corrigido
Ciclo Real. Parametros que influenciam a eficiencia

Efeito da temperatura de Evaporação e Condensação
Efeitos do Sub arrefecimento e do Sobre aquecimento

Curso de Engenharia Mecanica 2013

CAPITULO II-
SISTEMAS DE
REFRIGERAÇÃO


OBJECTIVO GERAL DA AULA Nº3

DIMENSIONAR sistemas
frigoríficos por
compressão de vapor de
refrigerante .


OBJECTIVOS ESPECÍFICOS DA AULA
Nº3

Calcular os ciclos por
compressão de vapor;
Balancear a carga térmica do
ciclo por compressão de
vapor;

INTRODUÇÃO
AGENTE DE TRABALHO – (REFRIGERANTE)

• Gasoso (AR) (Aviação)
• Sólido (GELO, GELO SECO)
• Líquido (ÁGUA, REFRIGERANTES)


INTRODUÇÃO

Pressão atmosferica 1 atm , 1,013 bar

CICLO DE CARNOT- Máquina de
Perfeita

Balanço térmico do ciclo Carnot

Wc + Wex = W ciclo

CICLO DE CARNOT


MÁQUINA FRIGORÍFICA SIMPLES EM
REGIME HÚMIDO (MFSRH)

Coeficiente de efeito Frigorifico


BALANÇO TÉRMICO da MFSRH


MODIFICAÇÕES AO CICLO da MFSRM
• Líquido no cilindro expansor
• Trabalho de expansão pequeno
• Dimensões cilindro expansor


MODIFICAÇÕES ao CICLO da MFSRH

Subarrefecimento do líquido



Vapor saturado seco no compressor


MAQUINA FRIGORIFICA SIMPLES EM
REGIME SECO (MFSRS)


BALANÇO TÉRMICO da MFSRS


BALANÇO TERMICO da MFSRS


CICLO REAL


Efeito do subarrefecimento do líquido

Onde ocorre
Deposito de liquido
Linha de liquido
Permutador de calor

Vantagens
Maior efeito frigorifico
Menor peso do refrigerante em circulação
Igual trabalho de compressão.


Efeito do Sobreaquecimento do vapor
Onde ocorre
Extremo do evaporador
Tubagem de sucção
Em ambos.

Sobreaquecimento sem arrefecimento útil.
Menor eficiência do ciclo
Maior potência do compressor
Maior calor de condensação. Sobre aquecimento com arrefecimento útil
O efeito frigorífico útil é maior
Peso do refrigerante é menor
O volume específico é maior
Calor de compressão é maior

Efeito da temperatura de evaporação

Aumentando a t de evaporação


Efeito da temperatura de condensação

Baixando a t de condensação


Instalação típica de refrigeração por
compressão de vapor

LADO DE ALTA

LADO DE BAIXA


FUNÇÃO DO PERMUTADOR DE
CALOR
• No permutador ocorre um processo de troca
de calor com ou sem mudança de estado de
qualquer dos fluidos.


Permutador de Calor na MFSRS


PERMUTADOR DE CALOR
Refrigerante


INSTALAÇÃO DE REFRIGERAÇÃO /
DIAGRAMA DE PROCESSO


Exemplo
Um sistema de refrigeração por compressão de vapor opera com R717. A vazão
mássica do sistema operando em condição de regime permanente é de 6
kg/min. O Freon entra no compressor como vapor saturado a 0,72 bar, e sai a
15 bar. Assuma que o compressor tem rendimento isoentrópico de 70%. O
condensador é do tipo tubo alhetado, arrefecido com o ar ambiente.
Na saída do condensador o refrigerante está como líquido saturado. A
temperatura da câmara frigorífica é – 30ºC e a temperatura ambiente é 34ºC.
Considere que as trocas de calor no sistema ocorram somente no evaporador e
no condensador, e que evaporação e condensação ocorram sob pressão
constante. Pede-se:

1- A representação dos processos termodinâmicos do ciclo nos
diagramas P x h e T x s;
2- A eficiência de Carnot deste ciclo (ciclo de Carnot com um refrigerante real)
3- O COP do ciclo;
4- A capacidade de refrigeração do ciclo;

MÁQUINA DE COMPRESSÃO DE
VAPOR POR ETAPAS
• Casos em que a diferença de temperatura entre a
Fonte Quente e a Fonte Fria for muito elevada
• Implica uma maior relação de compressão no
compressor,
• A elevada relação de compressão provoca
( baixo rendimento da instalação)
(baixa produção frigorífica)
(alta temperatura no final da compressão)


Pressão Intermédia ÓPTIMA


MÁQUINA DE COMPRESSÃO DE
VAPOR POR ETAPAS
ARREFECIMENTO INTERMÉDIO EM COMPRESSÃO EM DOIS ESTÁGIO


CLASSIFICAÇÃO
EXPANSÃO ÚNICA EXPANSÃO FRACCIONADA
• Aproveita o frio apenas a • Aproveitamento do frio à
temperatura mais baixa temperaturas mais baixas
• Faz subarrefecimento de como a temperaturas
superfície. (permutador de intermédias
calor) • Subarrefecimento por
• Usa Uma única válvula de mistura
expansão. • Válvulas de expansão em
numero igual ao nº de
estágios


EXPANSÃO ÚNICA


EXPANSÃO FRACCIONADA

Camara de Flash


BALANÇO TÉRMICO
EXPANSÃO FRACCIONDA E ARREFECIMENTO INTERMÉDIO


BALANÇO TERMICO NO SEPARADOR
OU CAMARA DE FLASH


Exercício de aplicação
A instalação frigorífica de HFC-134a opera entre as
temperaturas de evaporação e de condensação iguais a
-30⁰C e +40⁰C. A capacidade frigorifica da instalação é
de 150 kW. Considere que o refrigerante liquido deixa o
condensador e o vapor deixa o evaporador no estado
de saturado sendo os processos de compressão
isoentrópicos e determine:
1. Potência de compressão
2. A vazão volumétrica na aspiração do compressor
principal.

No Separador de flash a pressão absoluta é de 2,92 bar ,
correspondente a uma temperatura de saturação de 0⁰C.

Instalação com remoção de vapor de
flash


MÁQUINA FRIGORÍFICA A DOIS
FLUIDOS- SISTEMA EM CASCATA


MÁQUINA FRIGORIFICA POR
ABSORÇÃO DE VAPOR


ABSORÇÃO DE VAPOR


ABSORÇÃO DE VAPOR

BALANÇO TERMICO


Exemplo


ABSORÇÃO


REFRIGERADOR A ABSORÇÃO

Electrolux


REFRIGERANTE
• DEFINIÇÕES
“TODA SUBSTANCIA QUE ACTUA COMO AGENTE
ARREFECEDOR, ABSORVENDO CALOR A BAIXA
TEMPERATURA VAPORIZANDO E CEDENDO
CALOR A ALTA TEMPERATURA
CONDENSANDO.”
• REFRIGERANTE PRIMÁRIO
• REFRIGERANTE SECUNDÁRIO


REFRIGERANTE
PRIMÁRIO SECUNDÁRIO
• REALIZAÇÃO DIRECTA DO • REALIZAÇÃO INDIRECTA DO
EFEITO FRIGORIFICO EFEITO FRIGORIFICO
• NATURAIS • AR
• MUSTIRAS (BLENDS) • ÁGUA
• FLUORADOS (PUROS) • SALMOURA


CARACTERISTICAS PRINCIPAIS
Quimicamente inerte
• Não reagir ou corroer os materiais metálicos da instalação.
Não inflamável ou explosivo
• Em caso de fuga não devido ao risco de incêndio e explosão
Não tóxico
• Baixo nível de toxidade se impõe.
Condensar a pressões não muito elevadas
• Favorece a relação de preços no compressor e dá maior
segurança à instalação
Evaporar a pressões não muito baixas
• Ajuda a evitar vácuo elevado no evaporador


CARACTERISTICAS PRINCIPAIS
Pequeno volume especifico
• Menor tamanho da instalação
Elevado calor latente de vaporização
• Para alto calor latente implicará menor vazão do refrigerante
para dada capacidade
Coeficiente de performance elevado
• Implicará menor custo de exploração
Condutibilidade térmica elevada
• Melhora as propriedades de transferência de calor do
refrigerante.
Não contaminar os alimentos caso fuga
Não atacar a camada de ozono caso fuga


PROPRIEDADES FÍSICAS DE ALGUNS
REFRIGERANTE


OUTRAS PROPRIEDADES


GRAU DE TOXIDADE


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