Aula 3

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Aula 3

  1. 1. Universidade Agostinho NetoFaculdade de EngenhariaCurso de Engenharia MecânicaCLIMATIZAÇÃO &REFRIGERAÇÃOAULA 3
  2. 2. SUMÁRIOCAP I I – SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃOCurso de Engenharia Mecanica 2013AGENTE DE TRABALHOCLASSIFICAÇÃO DA MÁQUINA FRIGORIFICACICLO DE CARNOT, MAQUINA FRIGORIFICA PERFEITACICLO DE REFRIGARAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPORMáquina frigorifica em regime húmido, Diagrama de MOLLIERMáquina frigorifica em regime seco. Ciclo teórico corrigidoCiclo Real. Parametros que influenciam a eficienciaEfeito da temperatura de Evaporação e CondensaçãoEfeitos do Sub arrefecimento e do Sobre aquecimento
  3. 3. Curso de Engenharia Mecanica 2013CAPITULO II-SISTEMAS DEREFRIGERAÇÃO
  4. 4. OBJECTIVO GERAL DA AULA Nº3DIMENSIONAR sistemasfrigoríficos porcompressão de vapor derefrigerante .Curso de Engenharia Mecanica 2013
  5. 5. OBJECTIVOS ESPECÍFICOS DA AULANº3Calcular os ciclos porcompressão de vapor;Balancear a carga termica nociclo por compressão devapor;Curso de Engenharia Mecanica 2013
  6. 6. INTRODUÇÃOPrincípios de Refrigeração:• Abaixo de +15ºC• Por evaporação de um líquido ( EQUAÇÃO• Por estrangulação de um gás. (EFEITO JOULETHOMSON)Curso de Engenharia Mecanica 2013
  7. 7. INTRODUÇÃOAGENTE DE TRABALHO – (REFRIGERANTE)• Gasoso (AR) (Aviação)• Sólido (GELO, GELO SECO)• Líquido (ÁGUA, REFRIGERANTES)Curso de Engenharia Mecanica 2013
  8. 8. INTRODUÇÃOCurso de Engenharia Mecanica 2013Pressão atmosferica 1 atm , 1,013 bar
  9. 9. CICLO DE CARNOT- Máquina dePerfeitaCurso de Engenharia Mecanica 20131. Frio (Calor Absorvido) desde uma fonte fria (evaporador)qo = T1 x (s1-s4)2. Calor Cedido para uma fonte quente (condensador)q1 = T2 x (s2-s3)3. Trabalho fornecido para compressão do refrigerante (compressor)Wc = q1-qo4. Trabalho produzido durante a expansão do refrigerante (expansor)é desprezado, devido ao seu reduzido valor.
  10. 10. CICLO DE CARNOTCurso de Engenharia Mecanica 2013
  11. 11. MÁQUINA FRIGORÍFICA SIMPLES EMREGIME HÚMIDO (MFSRH)Curso de Engenharia Mecanica 2013
  12. 12. BALANÇO TÉRMICO da MFSRHCurso de Engenharia Mecanica 2013
  13. 13. MODIFICAÇÕES AO CICLO da MFSRM• Líquido no cilindro expansor• Trabalho de expansão pequeno• Dimensões cilindro expansorCurso de Engenharia Mecanica 2013
  14. 14. MODIFICAÇÕES ao CICLO da MFSRHSubarrefecimento do líquidoCurso de Engenharia Mecanica 2013
  15. 15. MODIFICAÇÕES ao CICLO da MFSRHVapor saturado seco no compressorCurso de Engenharia Mecanica 2013
  16. 16. MODIFICAÇÕES ao CICLO da MFSRHCurso de Engenharia Mecanica 2013
  17. 17. MAQUINA FRIGORIFICA SIMPLES EMREGIME SECO (MFSRS)Curso de Engenharia Mecanica 2013
  18. 18. BALANÇO TÉRMICO da MFSRSCurso de Engenharia Mecanica 2013
  19. 19. BALANÇO TERMICO da MFSRSCurso de Engenharia Mecanica 2013
  20. 20. CICLO REALCurso de Engenharia Mecanica 2013
  21. 21. CICLO REALCurso de Engenharia Mecanica 2013
  22. 22. Efeito do subarrefecimento do líquidoDeposito de liquidoLinha de liquidoPermutador de calorVantagensMaior efeito frigorificoMenor peso do refrigerante em circulaçãoIgual trabalho de compressão.Onde ocorreCurso de Engenharia Mecanica 2013
  23. 23. Efeito do Sobreaquecimento do vaporExtremo do evaporadorTubagem de sucçãoEm ambos.Sobreaquecimento sem arrefecimento útil.Menor eficiência do cicloMaior potência do compressorMaior calor de condensação. Sobre aquecimento com arrefecimento útilO efeito frigorífico útil é maiorPeso do refrigerante é menorO volume específico é maiorCalor de compressão é maiorOnde ocorreCurso de Engenharia Mecanica 2013
  24. 24. Efeito da temperatura de evaporaçãoAumentando a t de evaporaçãoCurso de Engenharia Mecanica 2013
  25. 25. Efeito da temperatura de condensaçãoBaixando a t de condensaçãoCurso de Engenharia Mecanica 2013
  26. 26. Instalação típica de refrigeração porcompressão de vaporLADO DE ALTALADO DE BAIXACurso de Engenharia Mecanica 2013
  27. 27. FUNÇÃO DO PERMUTADOR(TROCADOR) DE CALOR• No permutador ocorre um processo de trocade calor com ou sem mudança de estado dequalquer dos fluidos.Curso de Engenharia Mecanica 2013Dois Fluidos Diferentes
  28. 28. Permutador (Trocador) de CalorCurso de Engenharia Mecanica 2013O Mesmo Fluido
  29. 29. PERMUTADOR DE CALORRefrigeranteCurso de Engenharia Mecanica 2013
  30. 30. INSTALAÇÃO DE REFRIGERAÇÃO /DIAGRAMA DE PROCESSOCurso de Engenharia Mecanica 2013
  31. 31. Caso PraticoUm sistema de refrigeração por compressão de vapor opera com Freon-134a.A vazão mássica do sistema operando em condição de regime permanente éde 6 kg/min. O Freon entra no compressor como vapor saturado a 1,5 bar, e saia 7 bar. Assuma que o compressor tem rendimento isoentrópico de 70%. Ocondensador é do tipo tubo alhetado, arrefecido com o ar ambiente.Na saída do condensador o Freon está como líquido saturado. A temperaturada câmara frigorífica é – 10C e a temperatura ambiente é 22C. Considere queas trocas de calor no sistema ocorram somente no evaporador e nocondensador, e que evaporação e condensação ocorram sob pressãoconstante. Pede-se:1- A representação dos processos termodinâmicos do ciclo nosdiagramas P x i e T x s;2- A eficiência de Carnot deste ciclo;3- O COP do ciclo;4- A capacidade de refrigeração do ciclo.Curso de Engenharia Mecanica 2013
  32. 32. 1º Trabalhos Obrigatorio(enviar)1. No Laboratório, estudar o ciclo da máquinafrigorifica2. Usar diagrama e se for caso tabelas dorefrigerante3. Realizar simulação de ciclo de compressão devapor em regime seco escolhendo temperaturasde evaporação e condensação tendo em contacongelação e meios naturais respectivamente4. Variar parâmetros em 4 ensaios distintos, comcalculo analítico.5. Avaliar resultados e escrever relatórioCurso de Engenharia Mecanica 2013
  33. 33. Curso de Engenharia Mecanica 2013
  34. 34. Climatização e Refrigeraçãoaula 7• CAP 2- SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO• OUTRAS MÁQUINAS DE REFRIGERAÇÃO PORCOMPRESSÃO DE VAPOR– COMPRESSÃO POR ETAPAS– SISTEMA CASCATA• MÁQUINAS DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃODE VAPOR– SISTEMAS NH3-H2O– SISTEMAS H2O-LiBrCurso de Engenharia Mecanica 2013
  35. 35. CAPÍTULO II – SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃOCurso de Engenharia Mecanica 2013Máquina de compressão de vapor por Etapas- MULTICOMPRESSÃOProblemas : Elevadas TEMPERATURA NO FINALAlta RELAÇÃO DE COMPRESSÃO
  36. 36. MÁQUINA DE COMPRESSÃO DEVAPOR POR ETAPAS• Casos em que a diferença de temperaturaentre a Fonte Quente e a Fonte Fria for muitoelevada– Implica uma maior relação de compressão nocompressor,• A elevada relação de compressão provoca( baixo rendimento da instalação)(baixa produção frigorífica)(alta temperatura no final da compressão)Curso de Engenharia Mecanica 2013
  37. 37. pressão intermédiaCurso de Engenharia Mecanica 2013Sendo pi a pressão intermédia ideal
  38. 38. CLASSIFICAÇÃOEXPANSÃO ÚNICA• Aproveita o frio apenas atemperatura mais baixa• Faz subarrefecimento desuperfície. (permutador decalor)• Uma única válvula deexpansão.EXPANSÃO FRACCIONADA• Aproveitamento do frio àtemperaturas mais baixascomo a temperaturasintermédias• Subarrefecimento pormistura• Válvulas de expansão emnumero igual ao nº deestágiosCurso de Engenharia Mecanica 2013
  39. 39. EXPANSÃO ÚNICA7Curso de Engenharia Mecanica 2013
  40. 40. EXPANSÃO FRACCIONADACurso de Engenharia Mecanica 2013
  41. 41. BALANÇO TERMICOEXPANSÃO FRACCIONDA (exercitar )Curso de Engenharia Mecanica 2013
  42. 42. BALANÇO TERMICO NO SEPARADOROU CAMARA DE FLASHCurso de Engenharia Mecanica 2013
  43. 43. MÁQUINA FRIGORÍFICA A DOISFLUIDOSCASCATACurso de Engenharia Mecanica 2013
  44. 44. MÁQUINA FRIGORIFICA EM CASCATA• EQUAÇÕES• (Exercitar aula)Curso de Engenharia Mecanica 2013
  45. 45. MÁQUINA FRIGORIFICA PORABSORÇÃO DE VAPORCurso de Engenharia Mecanica 2013
  46. 46. ABSORÇÃO DE VAPORCurso de Engenharia Mecanica 2013
  47. 47. ABSORÇÃO DE VAPORBALANÇO TERMICOCurso de Engenharia Mecanica 2013
  48. 48. ExemploCurso de Engenharia Mecanica 2013
  49. 49. ExemploCurso de Engenharia Mecanica 2013
  50. 50. ABSORÇÃOCurso de Engenharia Mecanica 2013
  51. 51. REFRIGERADOR A ABSORÇÃOElectroluxCurso de Engenharia Mecanica 2013
  52. 52. Curso de Engenharia Mecanica 2013
  53. 53. Curso de Engenharia Mecanica 2013
  54. 54. REFRIGERANTE• DEFINIÇÃO“TODA SUBSTANCIA QUE ACTUA COMO AGENTEARREFECEDOR, ABSORVENDO CALOR A BAIXATEMPERATURA VAPORIZANDO E CEDENDOCALOR A ALTA TEMPERATURACONDENSANDO.”Curso de Engenharia Mecanica 2013
  55. 55. Curso de Engenharia Mecanica 2013REFRIGERANTESECUNDÁRIOREFRIGERANTEPRIMÁRIO
  56. 56. REFRIGERANTEPRIMÁRIO• REALIZAÇÃO DIRECTA DOEFEITO FRIGORIFICO• NATURAIS• MISTURAS (BLENDS)• FLUORADOS (PUROS)SECUNDÁRIO• REALIZAÇÃO INDIRECTA DOEFEITO FRIGORIFICO• AR• ÁGUA• SALMOURACurso de Engenharia Mecanica 2013
  57. 57. CARACTERISTICAS PRINCIPAISQuimicamente 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 explosãoNão tóxico• Baixo nível de toxidade se impõe.Condensar a pressões não muito elevadas• Favorece a relação de preços no compressor e dá maiorsegurança à instalaçãoEvaporar a pressões não muito baixas• Ajuda a evitar vácuo elevado no evaporadorCurso de Engenharia Mecanica 2013
  58. 58. CARACTERISTICAS PRINCIPAISPequeno volume especifico• Menor tamanho da instalaçãoElevado calor latente de vaporização• Para alto calor latente implicará menor vazão do refrigerantepara dada capacidadeCoeficiente de performance elevado• Implicará menor custo de exploraçãoCondutibilidade térmica elevada• Melhora as propriedades de transferência de calor dorefrigerante.Não contaminar os alimentos caso fugaNão atacar a camada de ozono caso fugaCurso de Engenharia Mecanica 2013
  59. 59. PROPRIEDADES FÍSICAS DE ALGUNSREFRIGERANTECurso de Engenharia Mecanica 2013
  60. 60. OUTRAS PROPRIEDADESCurso de Engenharia Mecanica 2013
  61. 61. Curso de Engenharia Mecanica 2013
  62. 62. GRAU DE TOXIDADECurso de Engenharia Mecanica 2013
  63. 63. Condições operacionaisTemperaturas• Condensação• Sucção (evaporação)• Descarga compressorPressão• Pressão de equilíbrio• Pressão descarga• Pressão de estabilizaçãoCurso de Engenharia Mecanica 2013

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