1. Universidade Agostinho Neto
Faculdade de Engenharia
Curso de Engenharia Mecânica
CLIMATIZAÇÃO &
REFRIGERAÇÃO
AULA 3
2. 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
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4. OBJECTIVO GERAL DA AULA Nº3
DIMENSIONAR sistemas
frigoríficos por
compressão de vapor de
refrigerante .
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5. OBJECTIVOS ESPECÍFICOS DA AULA
Nº3
Calcular os ciclos por
compressão de vapor;
Balancear a carga térmica do
ciclo por compressão de
vapor;
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6. INTRODUÇÃO
AGENTE DE TRABALHO – (REFRIGERANTE)
• Gasoso (AR) (Aviação)
• Sólido (GELO, GELO SECO)
• Líquido (ÁGUA, REFRIGERANTES)
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12. MODIFICAÇÕES AO CICLO da MFSRM
• Líquido no cilindro expansor
• Trabalho de expansão pequeno
• Dimensões cilindro expansor
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13. MODIFICAÇÕES ao CICLO da MFSRH
Subarrefecimento do líquido
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14. MODIFICAÇÕES ao CICLO da MFSRH
Vapor saturado seco no compressor
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21. 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.
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22. 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
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Calor de compressão é maior
23. Efeito da temperatura de evaporação
Aumentando a t de evaporação
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24. Efeito da temperatura de condensação
Baixando a t de condensação
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25. Instalação típica de refrigeração por
compressão de vapor
LADO DE ALTA
LADO DE BAIXA
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26. FUNÇÃO DO PERMUTADOR DE
CALOR
• No permutador ocorre um processo de troca
de calor com ou sem mudança de estado de
qualquer dos fluidos.
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30. 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;
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31. 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)
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33. MÁQUINA DE COMPRESSÃO DE
VAPOR POR ETAPAS
ARREFECIMENTO INTERMÉDIO EM COMPRESSÃO EM DOIS ESTÁGIO
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34. 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
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38. BALANÇO TERMICO NO SEPARADOR
OU CAMARA DE FLASH
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39. 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.
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49. 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
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50. REFRIGERANTE
PRIMÁRIO SECUNDÁRIO
• REALIZAÇÃO DIRECTA DO • REALIZAÇÃO INDIRECTA DO
EFEITO FRIGORIFICO EFEITO FRIGORIFICO
• NATURAIS • AR
• MUSTIRAS (BLENDS) • ÁGUA
• FLUORADOS (PUROS) • SALMOURA
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51. 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
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52. 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
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