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![Transferência de Calor por Condução
T
Q k A
x
∆
= −
∆
&
Q&
k → Condutividade térmica [W/m.K];
A → Área normal ao fluxo de calor [m2
];
∆T → Diferença de temperatura [K];
∆x → Espessura da placa [m]
→ Fluxo de calor [W];](https://image.slidesharecdn.com/apresent01-180210201005/85/Refrigeracao-24-320.jpg)
![Transferência de Calor por Condução em Cilindros
Q&
k → Condutividade térmica [W/m.K];
L → Comprimento do cilindro [m];
∆T → Diferença de temperatura [K];
r1 → Raio interno do cilindro [m]
→ Fluxo de calor [W];
2
1
T
Q 2 kL
r
r
∆
= π
÷
&
ln
r2 → Raio externo do cilindro [m]](https://image.slidesharecdn.com/apresent01-180210201005/85/Refrigeracao-25-320.jpg)
![Transferência de Calor por Convecção
Q&
α → Coeficiente de convecção [W/m2
.K];
A → Área normal ao fluxo de calor [m2
];
∆T → Diferença de temperatura [K];
→ Fluxo de calor [W];
Q A T= α ∆&
Coeficiente de convecção entre o ar e a parede em câmaras frigoríficas
− Ar externo α = 29,0 W/m2
.K (25 kcal/h.m2
.°C),
− Ar interno α varia entre 8,15 e 17,45 W/m2
.K (7 a 15 kcal/h.m2
.°C)](https://image.slidesharecdn.com/apresent01-180210201005/85/Refrigeracao-27-320.jpg)
![Transferência de Calor por Radiação
1 2Q −
&
σ → Constante de Stefan-Boltzman (5,669 x 10-8
W/m2
.K4
)
A → Área superficial do corpo 1 [m2
];
T1 → Temperatura do corpo 1 [K];
→ Fluxo de calor do corpo 1 para o corpo 2 [W];
( )4 4
1 2 E A 1 2Q F F A T T− = σ −&
T2 → Temperatura do corpo 2 [K];
FA → Fator de forma que leva em conta a posição das superfícies;
FE → Fator de emissividade que leva em conta as características
ópticas como emissividade, absortância, transmissividade e
refletividade;](https://image.slidesharecdn.com/apresent01-180210201005/85/Refrigeracao-29-320.jpg)
Carregado porBraulio De Souza Rodrigues
Refrigeração
O documento apresenta os conceitos fundamentais de sistemas de refrigeração por compressão de vapor, incluindo definições de termos, propriedades termodinâmicas, estados de uma substância pura, transferência de calor e o ciclo de refrigeração. É descrito o balanço de energia para cada componente do ciclo - evaporador, compressor, condensador e dispositivo de expansão. Também é definido o coeficiente de performance do ciclo.
![Tcc dagora[1]](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/tccdagora1-150416083553-conversion-gate02-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
Refrigeração
- 2. TÓPICOS - Introdução - ConceitosFundamentais - Ciclos de Refrigeração por Compressão de Vapor
- 3.
- 4. Dispositivo de Expansão Evaporador Condensador Compressor QC QO WC Sistema deRefrigeração por Compressão de Vapor
- 5.
- 6.
- 7.
- 8.
- 9. Definições • Propriedades termodinâmicas •Estado termodinâmico • Processo • Ciclo • Substância Pura • Temperatura de saturação • Líquido Saturado • Líquido Sub-resfriado • Título (x) • Vapor Saturado • Vapor Superaquecido
- 10. Definições • Propriedades termodinâmicas Sãocaracterísticas macroscópicas de um sistema, como: volume, massa, temperatura, pressão etc. • Estado termodinâmico Pode ser entendido como sendo a condição em que se encontra a substância, sendo caracterizado pelas suas propriedades. • Processo É uma mudança de estado de um sistema. O processo representa qualquer mudança nas propriedades da substância. • Ciclo É um processo, ou mais especificamente uma série de processos, onde o estado inicial e o estado final do sistema (substância) coincidem.
- 11. P RECIPIENTE Líquido Definições • Substância Pura Équalquer substância que tenha composição química invariável e homogênea. Ela pode existir em mais de uma fase (sólida, líquida e gasosa), mas a sua composição química é a mesma em qualquer das fases
- 12. Definições Estados de umaSubstância Pura Líquido P T Líquido Subresfriado T < TSAT Líquido Saturado T = TSAT Título x = 0 P Líquido Vapor Úmido T = TSAT 0 < x < 1 Líquido Vapor P Vapor Saturado P Vapor Saturado T = TSAT x = 1 Vapor Superaq. P Vapor Superaquecido T > TSAT Gás T >>>> TSAT Gás P Líquido P T Líquido Subresfriado T < TSAT Líquido P LíquidoLíquido PPP TT Líquido Subresfriado T < TSAT Líquido Saturado T = TSAT Título x = 0 P Líquido Líquido Saturado T = TSAT Título x = 0 P Líquido PP Líquido Vapor Úmido T = TSAT 0 < x < 1 Líquido Vapor P Vapor Úmido T = TSAT 0 < x < 1 Líquido Vapor P LíquidoLíquido Vapor P VaporVapor PP Vapor Saturado P Vapor Saturado T = TSAT x = 1 Vapor Saturado P Vapor Saturado P Vapor Saturado T = TSAT x = 1 Vapor Superaq. P Vapor Superaquecido T > TSAT Vapor Superaq. P Vapor Superaq. P Vapor Superaquecido T > TSAT Gás T >>>> TSAT Gás P Gás T >>>> TSAT Gás P Gás P Gás P
- 13. Definições • Substância Pura •Temperatura de saturação • Líquido Saturado • Líquido Sub-resfriado • Título (x) • Vapor Saturado • Vapor Superaquecido
- 14. Propriedades Termodinâmicas deuma Substância • Energia Interna (u) É a energia que a matéria possui devido ao movimento e/ou forças intermoleculares. Esta forma de energia pode ser decomposta em duas partes: -Energia cinética interna ⇒ relacionada à velocidade das moléculas; -Energia potencial interna ⇒ relacionada às forças de atração entre as moléculas. • Entalpia (h) • Entropia (s) Esta propriedade termodinâmica representa, segundo alguns autores, uma medida da desordem molecular da substância ou, segundo outros, a medida da probabilidade de ocorrência de um dado estado da substância. • Volume Específico v = V / m vpuh +=
- 15. Equações de Estado •Relação matemática que correlaciona: Pressão , Temperatura e Volume Específico (Sistema em equilíbrio termodinâmico.) • Equação dos Gases Ideais • Refrigerantes compostos de hidrocarbonetos fluorados Pv RT=
- 16. Tabelas de PropriedadesTermodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos
- 17. Tabelas de PropriedadesTermodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos Na região de Líquido + vapor pode-se determinar as propriedades dos fluidos conhecendo-se o título (x), através das seguintes equações: ( )l v lu u x u u= + − ( )l v lv v x v v= + − ( )l v lh h x h h= + − ( )l v ls s s s s= + −
- 18. Tabelas de PropriedadesTermodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos
- 19. Diagramas de MOLLIERpara Fluidos Refrigerantes Temperatura Pressão Entalpia Título Entropia Volume específico
- 20. Sistema Fechado Primeira Leida Termodinâmica (Princípio da conservação de energia) Sistema Aberto (Volume de controle)
- 21. Primeira Lei daTermodinâmica vc ent sai E E E t ∆ = + ∆ ∑ ∑& & 2 c V E m 2 = pE mgz= h u pv= + 2 2 ent sai V V Q m h g z m h g z W 2 2 + + + = + + + ÷ ÷ ÷ ÷ ∑ ∑ ∑ ∑& && & Energia Cinética Energia Potencial Entalpia Calor Trabalho Q& W&
- 22. Calor Sensível xCalor Latente • Calor Sensível: associado à variação de temperatura TcmQ psen ∆= && cp da água líquida ≅ 4,20 kJ/kg.ºC (1,0 kcal/kg.ºC) • Calor Latente: associado à mudança de fase latlat hmQ && = Líquido-vapor => Calor latente de vaporização água ≅ 2500 kJ/kg (600 kcal/kg) Líquido-Sólido => Calor latente de solidificação água ≅ 340 kJ/kg (80 kcal/kg)
- 23. Transferência de Calor Meiosde Transferência de Calor − Condução − Convecção − Radiação
- 24. Transferência de Calorpor Condução T Q k A x ∆ = − ∆ & Q& k → Condutividade térmica [W/m.K]; A → Área normal ao fluxo de calor [m2 ]; ∆T → Diferença de temperatura [K]; ∆x → Espessura da placa [m] → Fluxo de calor [W];
- 25. Transferência de Calorpor Condução em Cilindros Q& k → Condutividade térmica [W/m.K]; L → Comprimento do cilindro [m]; ∆T → Diferença de temperatura [K]; r1 → Raio interno do cilindro [m] → Fluxo de calor [W]; 2 1 T Q 2 kL r r ∆ = π ÷ & ln r2 → Raio externo do cilindro [m]
- 26. Transferência de Calorpor Condução Condutividade Térmica de Alguns Materiais
- 27. Transferência de Calorpor Convecção Q& α → Coeficiente de convecção [W/m2 .K]; A → Área normal ao fluxo de calor [m2 ]; ∆T → Diferença de temperatura [K]; → Fluxo de calor [W]; Q A T= α ∆& Coeficiente de convecção entre o ar e a parede em câmaras frigoríficas − Ar externo α = 29,0 W/m2 .K (25 kcal/h.m2 .°C), − Ar interno α varia entre 8,15 e 17,45 W/m2 .K (7 a 15 kcal/h.m2 .°C)
- 28. Transferência de Calorpor Radiação • A transferência de calor se dá por deslocamento de Fótons de uma superfície a outra • Ao atingir esta superfície esses Fótons podem ser absorvidos, refletidos ou transmitidos • Função: - Temperatura absoluta dos corpos - Emissividade de cada corpo - Área - Fator de forma Absorvida α Transmitida τ Refletida ρ Emissividade ε
- 29. Transferência de Calorpor Radiação 1 2Q − & σ → Constante de Stefan-Boltzman (5,669 x 10-8 W/m2 .K4 ) A → Área superficial do corpo 1 [m2 ]; T1 → Temperatura do corpo 1 [K]; → Fluxo de calor do corpo 1 para o corpo 2 [W]; ( )4 4 1 2 E A 1 2Q F F A T T− = σ −& T2 → Temperatura do corpo 2 [K]; FA → Fator de forma que leva em conta a posição das superfícies; FE → Fator de emissividade que leva em conta as características ópticas como emissividade, absortância, transmissividade e refletividade;
- 30. Fator de Forma– FA • A radiação deixa a superfície em todas as direções • Características geométricas, como: • Forma • Distância • Posicionamento determinam a parcela do total irradiado que incide sobre a superfície considerada
- 31. Fator de Forma– FA
- 32. Analogia entre fluxode calor e fluxo elétrico t T Q R ∆ =& e V i R ∆ = Fluxo elétrico Fluxo de calor
- 33. Analogia entre fluxode calor e fluxo elétrico t T Q R ∆ =& T Q k A L ∆ = −& 2 1 T Q 2 kL r r ∆ = π ÷ & ln Q A T= α ∆& t L R k A = 2 1 t r ln r R 2 kL ÷ = π t 1 R A = α
- 34. Resistência Térmica Global(RG) GA B G A P B G G 1 2 TT T 1 L 1 Q R R R R R R A k A A ∆− = = = + + = + + α α &
- 35. Coeficiente Global deTransferência de Calor (UG) A B G G 1 2 T T Q U A T 1 L 1 A k A A − = = ∆ + + α α & G 1 2 1 U 1 L 1 k = + + α α
- 36. Diferença de TemperaturaMédia Logarítmica Trocador de calor de correntes paralelas ( ) ( )AE BE AS BSe s e AE BE s AS BS T T T TT T Tml T T T ln ln T T T − − −∆ − ∆ ∆ = = ∆ − ÷ ÷ ∆ −
- 37. Diferença de temperaturamédia logarítmica Trocador de calor de contracorrentes ( ) ( )AE BS AS BEe s e AE BS s AS BE T T T TT T Tml T T T ln ln T T T − − −∆ − ∆ ∆ = = ∆ − ÷ ÷ ∆ −
- 38. CAPÍTULO 2 Ciclos deRefrigeração por Compressão de Vapor
- 39. Ciclo de Refrigeraçãopor Compressão de Vapor
- 40. Ciclo Teórico deRefrigeração por Compressão de Vapor
- 41. Ciclo Real deRefrigeração por Compressão de Vapor
- 42. Balanço de Energiapara o Ciclo Aplicação da Primeira lei da Termodinâmica para cada Componente do Sistema 2 2 ent sai V V Q m h g z m h g z W 2 2 + + + = + + + ÷ ÷ ÷ ÷ ∑ ∑ ∑ ∑& && &
- 43. Balanço de Energiapara o Ciclo Evaporador o f 1 4Q m (h h )= −& &
- 44. Compressor c f 21W m (h h )= −& & Balanço de Energia para o Ciclo
- 45. Condensador c f 23Q m (h h )= −& & Balanço de Energia para o Ciclo
- 46. Dispositivo de Expansão3 4h h= Balanço de Energia para o Ciclo
- 47. Evaporador........................... Compressor.......................... Condensador........................ Dispositivo de Expansão..... of 1 4Q m (h h )= −& & c f 2 1W m (h h )= −& & c f 2 3Q m (h h )= −& & 3 4h h= RESUMO: Balanço de Energia para o Ciclo
- 48. Coeficiente de Performancedo Ciclo - COP Evaporador........................... Compressor.......................... Condensador........................ Dispositivo de Expansão..... o f 1 4Q m (h h )= −& & c f 2 1W m (h h )= −& & c f 2 3Q m (h h )= −& & 3 4h h= o 1 4 2 1c Q h hEnergia Util COP Energia Gasta h hW − = = = − & &
- 49. Bomba de Calor- COPB + = = = + = + & & && & & & c c o o B c c Q W Q Q COP 1 1 COP W W W
- 50. Parâmetros que Influenciamno COP do Ciclo de Refrigeração → Influência da Temperatura de Vaporização → Influência da Temperatura de Condensação → Influência do Subresfriamento → Influência do Superaquecimento Útil
- 51. Influência da Temperaturade Vaporização
- 52. - 3 0. 0 0 - 2 0 . 0 0 - 1 0 . 0 0 0 . 0 0 1 0 . 0 0 T e m p e r a t u r a d e V a p o r i z a ç ã o , T o , e m C e l s i u s 2 . 0 0 3 . 0 0 4 . 0 0 5 . 0 0 6 . 0 0 7 . 0 0 CoeficientedePerformance,C.O.P. L E G E N D A R - 7 1 7 R - 1 3 4 a R - 2 2 Tc = 40o C Influência da Temperatura de Vaporização
- 53. Influência da Temperaturade Condensação
- 54. 3 0 .0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 T e m p e r a t u r a d e C o n d e n s a ç ã o , T c , e m C e ls iu s 2 . 0 3 . 0 4 . 0 5 . 0 6 . 0 CoeficientedePerformance,C.O.P. L E G E N D A R - 7 1 7 R - 1 3 4 a R - 2 2 T o = - 1 0 C o Influência da Temperatura de Condensação
- 55.
- 56. Influência do Subresfriamento 0. 0 4 . 0 8 . 0 1 2 . 0 1 6 . 0 S u b - R e s f r ia m e n t o , , e m C e ls iu s 3 . 0 3 . 2 3 . 4 3 . 6 3 . 8 4 . 0 4 . 2 4 . 4 CoeficientedePerformance,C.O.P ∆T s r L e g e n d a R - 7 1 7 R - 1 3 4 a R - 2 2 T c = 4 5 C T o = - 1 0 C o o
- 57.
- 58. Influência do SuperaquecimentoÚtil 0 . 0 4 . 0 8 . 0 1 2 . 0 1 6 . 0 2 0 . 0 S u p e r a q u e c im e n t o Ú t il, , e m C e ls iu s 3 . 5 0 3 . 6 0 3 . 7 0 3 . 8 0 3 . 9 0 CoeficientedePerformance,C.O.P. L E G E N D A R - 7 1 7 R - 1 3 4 a R - 2 2 T c = 4 5 C T o = - 1 0 Co o ∆T s a
- 59. Trocador de CalorIntermediário