TPICOS Introduo Conceitos Fundamentais Ciclos de Refrigerao por

TÓPICOS - Introdução - Conceitos Fundamentais - Ciclos de Refrigeração por Compressão de Vapor

Introdução

Sistema de Refrigeração por Compressão de Vapor Condensador QC Compressor Dispositivo de Expansão WC QO Evaporador

Condensador Ar Externo Compressor Dispositivo de Expansão Evaporador Porta

Bomba Porta

Ventilador Ar Externo

Conceitos Fundamentais

Definições Propriedades termodinâmicas Estado termodinâmico Processo Ciclo Substância Pura Temperatura de saturação Líquido Saturado Líquido Sub-resfriado Título (x) Vapor Saturado Vapor Superaquecido

Definições Propriedades termodinâmicas São características 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.

Definições Substância Pura É qualquer 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 P RECIPIENTE Líquido

Definições Estados de uma Substância Pura

Definições Substância Pura Temperatura de saturação Líquido Saturado Líquido Sub-resfriado Título (x) Vapor Saturado Vapor Superaquecido

Propriedades Termodinâmicas de uma 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

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

Tabelas de Propriedades Termodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos

Tabelas de Propriedades Termodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos Na região de Líquido + vapor pode-se determinar as propriedades dos fluidos conhecendo-se o título (x), através das seguintes equações:

Tabelas de Propriedades Termodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos

Entalpia Tít Pressão ulo Temperatura En tro pia Diagramas de MOLLIER para Fluidos Refrigerantes me u l o V o es ífic c e p

Primeira Lei da Termodinâmica (Princípio da conservação de energia) Sistema Fechado Sistema Aberto (Volume de controle)

Primeira Lei da Termodinâmica Energia Cinética Energia Potencial Entalpia Calor Trabalho

Calor Sensível x Calor Latente • Calor Sensível: associado à variação de temperatura cp da água líquida 4, 20 k. J/kg. ºC (1, 0 kcal/kg. ºC) • Calor Latente: associado à mudança de fase Líquido-vapor => Calor latente de vaporização água 2500 k. J/kg (600 kcal/kg) Líquido-Sólido => Calor latente de solidificação água 340 k. J/kg (80 kcal/kg)

Transferência de Calor Meios de Transferência de Calor Condução Convecção Radiação

Transferência de Calor por Condução Fluxo de calor [W]; k Condutividade térmica [W/m. K]; A Área normal ao fluxo de calor [m 2]; T Diferença de temperatura [K]; x Espessura da placa [m]

Transferência de Calor por Condução em Cilindros Fluxo de calor [W]; k Condutividade térmica [W/m. K]; L Comprimento do cilindro [m]; T Diferença de temperatura [K]; r 1 Raio interno do cilindro [m] r 2 Raio externo do cilindro [m]

Transferência de Calor por Condução Condutividade Térmica de Alguns Materiais

Transferência de Calor por Convecção Fluxo de calor [W]; Coeficiente de convecção [W/m 2. K]; A Área normal ao fluxo de calor [m 2]; T Diferença de temperatura [K]; Coeficiente de convecção entre o ar e a parede em câmaras frigoríficas Ar externo = 29, 0 W/m 2. K (25 kcal/h. m 2. C), Ar interno varia entre 8, 15 e 17, 45 W/m 2. K (7 a 15 kcal/h. m 2. C)

Transferência de Calor por 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 Refletida r Emissividade e Absorvida a Transmitida t

Transferência de Calor por Radiação Fluxo de calor do corpo 1 para o corpo 2 [W]; Constante de Stefan-Boltzman (5, 669 x 10 -8 W/m 2. K 4) A Área superficial do corpo 1 [m 2]; T 1 Temperatura do corpo 1 [K]; T 2 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;

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

Fator de Forma – FA

Analogia entre fluxo de calor e fluxo elétrico Fluxo de calor

Analogia entre fluxo de calor e fluxo elétrico

Resistência Térmica Global (RG)

Coeficiente Global de Transferência de Calor (UG)

Diferença de Temperatura Média Logarítmica Trocador de calor de correntes paralelas

Diferença de temperatura média logarítmica Trocador de calor de contracorrentes

Ciclos de Refrigeração por Compressão de Vapor

Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor

Ciclo Teórico de Refrigeração por Compressão de Vapor

Ciclo Real de Refrigeração por Compressão de Vapor

Balanço de Energia para o Ciclo Aplicação da Primeira lei da Termodinâmica para cada Componente do Sistema

Balanço de Energia para o Ciclo Evaporador

Balanço de Energia para o Ciclo Compressor

Balanço de Energia para o Ciclo Condensador

Balanço de Energia para o Ciclo Dispositivo de Expansão

Balanço de Energia para o Ciclo RESUMO: Evaporador. . . . Compressor. . . Condensador. . . Dispositivo de Expansão. . .

Coeficiente de Performance do Ciclo - COP Evaporador. . . . Compressor. . . Condensador. . . Dispositivo de Expansão. . .

Bomba de Calor - COPB

Parâmetros que Influenciam no COP do Ciclo de Refrigeração Influência da Temperatura de Vaporização Influência da Temperatura de Condensação Influência do Subresfriamento Influência do Superaquecimento Útil

Influência da Temperatura de Vaporização

Influência da Temperatura de Vaporização Tc = 40 o C

Influência da Temperatura de Condensação

Influência da Temperatura de Condensação

Influência do Subresfriamento

Influência do Subresfriamento

Influência do Superaquecimento Útil

Influência do Superaquecimento Útil

Trocador de Calor Intermediário