Bomba de calor

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UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO
Faculdade de Engenharia e Arquitetura
Curso de Engenharia Mecânica
Projeto de uma bomba de calor para aquecimento de água para uso residencial
Trabalho Final de Graduação I
Acadêmico: Rodrigo Antonio Dametto da Silva
Orientador: Professor Dr. Luis Edson Saraiva

Passo Fundo
2011

Rodrigo Antonio Dametto da SilvaProjeto de uma bomba de calor par aquecimento de água para uso residencial

Monografia apresentada ao curso de Engenharia Mecânica, da Faculdade de Engenharia e Arquitetura, da Universidade de Passo Fundo, como pré-requisito para a aprovação do Trabalho Final de Graduação I, sob orientação do professor Luis Edson Saraiva.

Passo Fundo
2011

Rodrigo Antonio Dametto da Silva

Projeto de umabomba de calor para aquecimento de água para uso residencial.

Monografia apresentada curso de Engenharia Mecânica da Universidade de Passo Fundo como pré-requisito para aprovação na disciplina Trabalho de Graduação I.

__provado em Dezembro de 2011.

Sumário


Resumo 7
1 – Introdução 8
1.1 Problema 8
1.2 Objetivo Geral 9
1.3 Objetivos Específicos 9
1.4 Metodologia 92 Revisão Bibliográfica 10
2.1 Bomba de calor 10
2.2 Conceitos 11
2.2.1 Energia 11
2.2.2 Trabalho 11
2.2.3 Calor 11
2.2.4 Temperatura 11
2.2.5 Energia interna 11
2.2.6 Entalpia 12
2.2.7 Entropia 12
2.2.8 Trabalho de fluxo 12
2.2.9 Potência 13
2.3 Ciclo de refrigeração 13
2.3.1 Ciclo teórico de refrigeração 13
2.3.2 Ciclo real de refrigeração porcompressão de vapor 14
2.3.3 Balanço de energia do ciclo 15
2.3.4 Capacidade de aquecimento 16
2.3.5 Potência teórica de compressão 16
2.3.6 Calor rejeitado no condensador 16
2.3.7 Dispositivo de expansão 17
2.3.8 Coeficiente de performance (COP) 17
2.3.9 Eficiência isoentrópica 17
2.4 Componentes necessários para o funcionamento do ciclo de refrigeração 18
2.4.1 Evaporadores18
2.4.1.1 Evaporadores tubo-aletados 18
2.4.1.2 Evaporadores de casco e tubos 19
2.4.1.3 Evaporador de placas 20
2.4.2 Condensadores 20
2.4.2.1 Condensador tubo-aletado 21
2.4.2.2 Condensador de duplo tubo 21
2.4.2.3 Condensador submerso 21
2.4.2.4 Condensador de placas 22
2.4.3 Compressores 22
2.4.3.1 Compressor rotativo 23
2.4.3.2 Compressor alternativo 242.4.3.3 Compressor scroll 24
2.4.4 Dispositivo de expansão 25
2.4.4.1 Válvula de expansão termostática 26
2.4.4.2 Tubo capilar 26
2.4.5 Válvula de reversão 27
2.4.6 Fluídos refrigerantes 28
2.4.6.1 Refrigerante R134a 28
2.4.6.2 Refrigerante R22 29
2.4.6.3 Refrigerante R410a 29
2.5 Fontes de calor 30
2.5.1 Bombas de calor geotérmicas 30
2.5.1.1 Bomba de calorgeotérmica com fonte de calor do solo 30
2.5.1.2 Bomba de calor geotérmica com fonte de calor da água 32
2.5.2 Bombas de calor com fonte de calor do ar 33
2.5.2.1 Configuração de montagem de uma bomba de calor com fonte do ar 34
2.6 Aplicações 36
2.6.1 Água para uso sanitário 36
2.6.2 Água para uso em climatização 37
2.6.2.1 Piso radiante 37
2.6.2.2 Radiador de baixa temperatura 392.6.2.3 Fan coil 39
2.7 Projeto de trocadores de calor 40
2.7.1 Coeficiente global de transferência de calor 40
2.7.2 Trocadores de calor de duplo tubo 41
2.7.3 Trocadores de calor de correntes cruzadas 42
2.7.4 Metodologia para o dimensionamento dos trocadores de calor 43
2.7.4.1 Método da média logarítmica das diferenças de temperatura 43
2.7.4.2 Método da efetividadeɛ-NUT 44
3 Desenvolvimento 45
4 Conclusão 46
5 Bibliografia 47
5.1 Referencias Eletrônicas 47
5.2 Obras Consultadas 47

Lista de Figuras

Figura 1 - Ciclo de refrigeração 10
Figura 2 - Trabalho de fluxo 13
Figura 3 - Ciclo teórico de refrigeração 14
Figura 4 - Ciclo real de refrigeração 15
Figura 5 - Evaporador tubo-aletado visto em corte 18
Figura 6 - Evaporador tubo-aletado...
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