TM-182 REFRIGERAÇÃ ÇÃO O E CLIMATIZAÇÃ ÇÃO. Prof. Dr. Rudmar Serafim Matos

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1 Universidade Federal do Paraná Setor de Tecnologia Departamento de Engenharia Mecânica TM- REFRIGERAÇÃ ÇÃO O E CLIMATIZAÇÃ ÇÃO Prof. Dr. Rudmar Serafim Matos

2 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS. EXEMPLOS ILUSTRATIVOS EXEMPLO..: Considere a instalação frigorífica da (fig. 4): Utilizando os sistemas com compressores em paralelo, compressores em série e compressor e VRP. Pede-se: a) Montar o sistema de refrigeração; b) Representar o sistema no diagrama p-h. c) Calcular o COP do sistema. Dados: - T = a o C; - temperatura de condensação = 5 o C; - fluido utilizado: R-; - que não há superaquecimento;

3 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS EXEMPLO.. PLANTA BAIXA kw - 5 C 5 kw 0 kw LEGENDA - Serpentina evaporadora - Serpentina condensadora - Válvula de expansão termostática P - Válvula redutora de pressão CP - Compressor alternativo

4 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS EXEMPLO.. a) Montar o sistema de refrigeração; LEGENDA COMPRESSORES EM PARALELO - 5 C 5 kw - Serpentina evaporadora kw 0 kw - Serpentina condensadora P - Válvula de expansão termostática - Válvula redutora de pressão CP CP - Compressor alternativo CP

5 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS EXEMPLO.. b.) Representar o sistema no diagrama p-h. m - 5 C 5 kw COMPRESSORES EM PARALELO kw CP 4 5 CP m m 0 kw p (kpa) - o C - o C 5 o C 4 5 h (kj/kg)

6 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS EXEMPLO.. c.) Calcular o COP do sistema. kw CP 4 5 CP m m m - 5 C 5 kw 0 kw m m = m + m h Q ev = m ( h -h) Q ev = m ( h -h) Q ev = m ( h -h) = m + m W cp = m Q c = m ( h5 -h) W cp EQUAÇÕES + m m = 5 mh + m + m h4 ( h -h ) h 4 -h COP = Q W e cp

7 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS EXEMPLO.. b.) Representar o sistema no diagrama p-h. m - 5 C 5 kw COMPRESSORES EM SÉRIE kw CP 4 CP m m 5 0 kw p (kpa) - o C - o C 5 o C 4 5 h (kj/kg)

8 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS EXEMPLO.. c.) Calcular o COP do sistema. kw CP 4 CP m m 5-5 C m 5 kw 0 kw m = m + m h EQUAÇÕES Q ev = m ( h -h) = m h -h ) Qev ( Q ev = m ( h -h) W cp = m + m m = ( h -h ) ( -h ) W cp = mh 5 4 Q c = m ( h5 -h) 4 mh + m + m h COP = Q W e cp

9 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS EXEMPLO.. b) Representar o sistema no diagrama p-h. m - 5 C 5 kw COMPRESSOR E VRP kw 4 CP m 5 m 0 kw p (kpa) - o C - o C 5 o C 4 5 h (kj/kg)

10 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS EXEMPLO.. c) Calcular o COP destes sistemas. EQUAÇÕES kw 4 CP m m 5-5 C m 5 kw 0 kw m = m + m h + m m Q ev = m ( h -h) Q ev = m ( h -h) Q ev = m ( h -h) = mh + m + m h ( -h ) W cp = mh 5 Q c = m ( h5 -h) COP = Q W e cp

11 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS RESULTADOS DO EXEMPLO.. Dados Exercicio Calculo s intermediario s Qe [kw] Qe [kw] Carga Té rm ica Qe [kw] tevap [ C] tevap [ C] t prod + t tevap [ C] tcond [ C] f(m e io) h [kj/kg] Tab. sat / t evap "Vapor" (- C) 9,0 9,0 9,0 s [kj/kgk] Tab. sat / t evap "Vapor" (- C),,, s [kj/kgk],,,9 =s =s (ms +(m+m)*s 4)/m 450,9 4,9 9, h [kj/kg] Exercicio: P S CP+VRP Interpol. Tab Interpol. Tab (mh+(m+m)*h4)/m t [ C],, -,00 Interpol. Tab Interpol. Tab t evap h [kj/kg] Tab. sat / t evap "Vapor" (- C) 40, 40, 40, s [kj/kgk] Tab. sat / t evap "Vapor" (- C),5,5,5 4, 4,5 40, h4 [kj/kg] s4 [kj/kgk] s5 [kj/kgk] Interpol. Tab (mh+(m+m)*h)/m =h,5,90,54 =s (ms+(m+m)*s)/m Interpol. Tab,90,90,9 (ms+(m+m)*s 4)/m =s 4 =s h5 [kj/kg] 44, 44, 44, (mh+(m+m)*h4)/m Interpol. Tab Interpol. Tab h [kj/kg] Tab. sat / t cond "Liq" 4, 4, 4, h [kj/kg] =h 4, 4, 4, h [kj/kg] =h 4, 4, 4, m [kg/s] Qe /(h-h) 0,005 0,005 0,005 m [kg/s] Qe /(h-h) 0,0 0,0 0,0 m [kg/s] Qe /(h-h) 0,00 0,00 0,00 m [kg/s] m+m+m 0, 0, 0,,05,5,95 Wcp [kw] Wcp [kw] (m+m)*(h4-h) (m)*(h-h) (m)*(h5-h) 5,9 5, (m)*(h-h) (m)*(h5-h4) R. COP Qe/Wcp,5,5,

12 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS. EXEMPLOS ILUSTRATIVOS EXEMPLO..: Uma instalação frigorífica de R- (fig. ) opera entre temperaturas de evaporação e condensação iguais, respectivamente, a 0 o C e 5 o C. A pressão intermediária corresponde a uma temperatura de saturação de 0 o C. Se a capacidade frigorífica da instalação é de 50 kw. Admitindo que tanto o refrigerante líquido que deixa o condensador quanto o vapor que deixa o evaporador estejam ambos saturados e que os processos de compressão sejam isoentrópicos, determine: a) a potência de compressão; b) a vazão volumétrica na aspiração do compressor.

13 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS EXEMPLO..:. m VE 5. m CP 9 Representação do sistema no diagrama p-h. 4 CP t c VE ṁ p c p i p e t e t. i m 4. m ṁ 5 9

14 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS EXEMPLO.. a) a potência de compressão; b) a vazão volumétrica na aspiração do compressor. VE. m 4 ṁ VE 5. m CP 9 CP EQUAÇÕES Q e = m ( h -h) m m m + m m h = m h 5 + m m = h4 m h + h 9 9 = mh 5 mh Wcp W cp V V = 0,04 kg/s = m h -h = m h -h 9 = 0, kw =, kw = ν = 0,05 m /s m m = 4,55 kj/kg = mν 9 = 0,050 m /s = 0,94 kg/s = 0,95 kg/s

15 . SISTEMAS COMPRESSÃO A VAPOR MÚLTIPLOS ESTÁGIOS EXEMPLO.. COPexpansão fracionada = 50/(0,+,) =, COPexpansão 50/54,0 =, única = Dado s Exercicio Qe [kw] Carga Térmica 50 tevap [ C] f(produto) -0 tcond [ C] f(m e io) 5 pevap [MP a] Tab. s at / te vap 0,9 pcond [MP a] Tab. s at / tcond,550 h [kj/kg] Tab. sat / t evap "Vapor" 9,5 s [kj/kgk] Tab. sat / t evap "Vapor",00 v [m³/kg] Tab. sat / t evap "Vapor" 0,540 s [kj/kgk] =s,00 h [kj/kg] Interpol. Tab 44,4 t [ C] Interpol. Tab,9 h [kj/kg] Tab. sat / t cond "Liq" 4, h4 [kj/kg] = h 4, h0 [kj/kg] Tab. sat / t evap "Liq", v0 [m³/kg] Tab. sat / t evap "Liq" 0,00009 a. ER [KJ/kg] h-h4 49,0 b. m [kg/s] Qe/(h-h4),000 Propriedades nos pontos Exercicio: (para R)..CSS c. Wcp [kw] m*(h-h) 54,0 d. V [m³/h] m*v 0,55 e. Qc [kw] m*(h-h) 04,0 f. COP Qe/Wcp,