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

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1 Universidade Federal do Paraná Setor de Tenologia Deartamento de Engenharia Meânia TM-182 REFRIGERAÇÃ ÇÃO O E CLIMATIZAÇÃ ÇÃO Prof. Dr. Rudmar Serafim Matos

2 Os sistemas de refrigeração or omressão a vaor são os mais usados dentre todos os sistemas de refrigeração. A refrigeração é obtida om o refrigerante evaorando a baixas temeraturas. O sistema oera a trabalho sob a forma de energia meânia neessária ara movimentar o omressor (sistemas meânios de refrigeração). Disonível ara atender quase todas as aliações de refrigeração om aaidades desde ouos watts até alguns megawatts. 2.1 CICLO DE REFRIGERAÇÃO DE CARNOT Em 1824 Sadi Carnot, ubliou um tratado denominado: Refletions of the Motive Power of Heat. todos os roessos são ideais: não existe atrito; não existe troa de alor, somente as indiadas no ilo; modelo erfeito de refrigeração; usado omo referênia ara omaração om o ilo real.

3 2.1 CICLO DE REFRIGERAÇÃO DE CARNOT omressão adiabátia, 1-2; liberação isotérmia de alor, 2-3; exansão adiabátia, 3-4; admissão isotérmia de alor, 4-1.

4 2.1 CICLO DE REFRIGERAÇÃO DE CARNOT T Te = T - Tq = Tf - Te Q = A U T COP = T e /( T - Te) Difiuldades rátias: omressão úmida; extração de trabalho or exansão de líquido saturado na turbina, não é viável eonomiamente;

5 2.2 CICLO ELEMENTAR DE REFRIGERAÇÃO O refrigerante R-22 a ressão atmosféria (101,325 kpa) absorve alor e evaora a 40,8 o C.

6 2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR Comonentes do ilo de refrigeração CICLO

7 2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR Comonentes do ilo de refrigeração REFRIGERADOR

8 2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR Diagrama Pressão-Entalia, P-h Ponto rítio Sistema Internaional: LÍQUIDO s = onst ν = onst h 1 =200 kj/kg e LÍQUIDO SATURADO t = onst VAPOR ÚMIDO VAPOR SUPER AQUECIDO VAPOR SATURADO SECO s 1 =1,0 kj/kg K, T=0 o C Dados termodinâmios: Tabelas e Cartas

9 2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR Proessos do ilo de refrigeração CD Q W VE LADO DE ALTA PRESSÃO LADO DE BAIXA PRESSÃO CP CD EV VE CP Q e EV CÂMARA FRIA COMPRESSÃO (1-2) CONDENSAÇÃO (2-3) EXPANSÃO (3-4) EVAPORAÇÃO (4-1)

10 2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR Cálulos no Cilo Saturado Simles: 1a. Lei da Termodinâmia: ara todo o ilo: ara ada omonente: Q & + W& = Q& + Q& ± Q& e tub Q& & 2 2 V 2 V1 = m& h2 gz 2 - m& 1 h1 + + gz W 1 1 W E e E (desrezadas) m 1 V 1 2 Q & tub = 0 z 1 E z PLANO DE REFERÊNCIA 2 Q V 2 m 2 Q & = 0

11 2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR Cálulos no Cilo Saturado Simles: ER = (h1 h4 ) Q& e = m& ( h1 - h4 ) = m(h & 1 - h3 ) CALOR TOTAL REJEITADO t L CONDENSAÇÃO S m& = (h Q& 1 e - h 4 ) e t e FLASH GAS EXPANSÃO EVAPORAÇÃO EFEITO DE REFRIGERAÇÃO COMPRESSÃO CALOR DE COMPR. V& = m& ν ERerda = (h4 h0 1 )

12 2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR Cálulos no Cilo Saturado Simles: CALOR TOTAL REJEITADO t L S W& = m& ( h2 - h1) e t e FLASH GAS EXPANSÃO CONDENSAÇÃO EVAPORAÇÃO EFEITO DE REFRIGERAÇÃO COMPRESSÃO CALOR DE COMPR. W&, real = W& η isen Q& = m& ( h2 - h3) COP Q& = W & e = (h (h 1 2' h 4 h 1 ) )

13 2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR Cálulos no Cilo Saturado Simles: CALOR TOTAL REJEITADO L S COP BC Q& = W & = (h (h 2' 2' h h 3 1 ) ) t CICLO REVERSO e t e EXPANSÃO CONDENSAÇÃO EVAPORAÇÃO COMPRESSÃO t e = t i T t = t bs ar externo + 10 C t = t água + 5 C t e = (água) f (t (ar) i ) FLASH GAS EFEITO DE REFRIGERAÇÃO CALOR DE COMPR. = f (t ) = f (t ) e e

14 2.4 CICLO REAL DE COMPRESSÃO A VAPOR Sueraqueimento do Vaor de Sução: t t s O Que é? t e S A = t s t e e SA Onde oorre? No final do evaorador C/ RU S/ RU Na LS dentro da âmara Na LS fora da âmara Em um TC fora da âmara

15 2.4 CICLO REAL DE COMPRESSÃO A VAPOR Sueraqueimento do Vaor de Sução: t Qual a imortânia do SA? t e t s Evita hegar refrigerante no estado líquido no omressor. e SA Porém o SA não deve ser elevado ois o vaor tem a função de resfriar o omressor.

16 2.4 CICLO REAL DE COMPRESSÃO A VAPOR Subresfriamento do Líquido Refrigerante: O Que é? t l t S R = t l t SR Onde oorre? t e No final do ondensador Na Linha de líquido e No Tanque de líquido Em um TC

17 2.4 CICLO REAL DE COMPRESSÃO A VAPOR Subresfriamento do Líquido Refrigerante: t l SR t t e e Qual a imortânia do SR? Garante refrigerante no estado líquido hegando à VE. Aumenta o ER.

18 2.4 CICLO REAL DE COMPRESSÃO A VAPOR CICLO REAL DE UM EQUIPAMENTO DE AR CONDICIONADO COND JANELA 48 o C = 2100 kpa = 400 kpa 14 o C o o t = 88 C t = 8 C Refrigerante CP = 2100 kpa o t = 54,4 C CD EV = 400 kpa o t = 0 C Ar externo o 35 C = 2100 kpa o t = 46,4 C VE = 400 kpa o t = 0 C Ar interno 24 o C

19 2.4 CICLO REAL DE COMPRESSÃO A VAPOR Perdas de Pressão D'' D' D A' B' B C' C'' C'''

20 PARA UM MELHOR APROVEITAMENTO DA AULA_2_EXEMPLOS É IMPORTANTE QUE O ALUNO TENHA EM MÃOS AS SEGUINTES TABELAS: PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS DO R22 SATURADO PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS DO R22 SUPERAQUECIDO