Maquinas termicas

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Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Mecânica

SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO

Sílvio de Oliveira Júnior Arlindo Tribess Alberto Hernandez Neto Flávio Augusto Sanzovo Fiorelli

São Paulo, 2004

Sistemas de Refrigeração por Absorção

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SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO
Sílvio de Oliveira Júnior, Arlindo Tribess, Alberto HernandezNeto, Flávio Augusto Sanzovo Fiorelli

1. INTRODUÇÃO O interesse pela utilização de sistemas de refrigeração por absorção vem aumentando devido às possibilidades de emprego de rejeitos térmicos de processos industriais e sistemas de potência (como os gases efluentes de turbinas a gás) como insumo energético, além de apresentar uma alternativa tecnológica aos ciclos de refrigeração que empregamCFC’s. O sistema de absorção foi patenteado nos Estados Unidos em 1860 pelo francês Ferdinand Carré (Stoecker & Jones, 1985). Desde esta primeira máquina, a popularidade de sistemas de absorção aumentou e diminuiu devido a condições econômicas e de desenvolvimento tecnológico. As vantagens de sistemas de absorção, contudo, permanecem as mesmas ao longo do tempo e incluem as seguintes (Dorgan et al.(1995)): Sistemas de absorção necessitam de menor consumo de energia elétrica quando comparados com os sistemas de compressão de vapor; Plantas de absorção são silenciosas e livres de vibração; Calor recuperado pode ser utilizado como insumo energético (em substituição ao trabalho mecânico) em ciclos de refrigeração por absorção; Plantas de absorção não causam dano à camada de ozônio e podem ter menorimpacto no aquecimento global do que outras opções; Plantas de absorção são economicamente atrativas quando os custos dos combustíveis são substancialmente menores que os de energia elétrica, com o custo do combustível de 12 a 20 % do custo da energia elétrica. As temperaturas de evaporação obtidas com sistemas de refrigeração podem variar de 10ºC a -59ºC, com vários ciclos e fluidos. Para bombasde calor as temperaturas de entrada no evaporador podem atingir facilmente 100ºC (ASHRAE Refrigeration Handbook, 1994). Neste texto são apresentados os princípios de operação dos sistemas a absorção e os principais tipos de sistemas existentes, com ênfase nos sistemas que empregam o par H2OLiBr, devido ao interesse que estes sistemas tem despertado no Brasil.

Sistemas de Refrigeração porAbsorção

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2. PRINCÍPIOS DE OPERAÇÃO 2.1. DESCRIÇÃO GERAL DO CICLO O ciclo de refrigeração por absorção transfere calor da região de baixa temperatura para a região de alta temperatura através de processos de absorção e dessorção do fluido refrigerante na fase vapor por/de uma solução liquida (que é normalmente uma mistura binária composta pelo refrigerante e uma outra substância, por exemplo, umsal como o brometo de lítio). Durante o processo de absorção há transferência de calor para a região de temperatura intermediária (meio ambiente para um ciclo de refrigeração) e durante o processo de dessorção há fornecimento de calor para o ciclo a partir de uma fonte de calor a alta temperatura, conforme mostrado na Fig. 1, além de uma nova transferência de calor para a região de temperaturaintermediária. O ciclo de absorção é composto por, basicamente, quatro processos, sendo dois deles caracterizados por trocas de calor e os dois outros caracterizados por trocas simultâneas de calor e massa. Estes processos são os seguintes: • • • • vaporização do refrigerante no evaporador; absorção do refrigerante pela solução no absorvedor; separação (dessorção) do refrigerante no gerador;condensação do refrigerante no condensador.

Figura 1. Processos de (a) absorção produzindo o efeito de refrigeração e (b) dessorção de refrigerante necessitando de uma fonte de calor.

A Figura 2 apresenta o princípio geral de um sistema de refrigeração por absorção. Nela pode-se constatar que os processos de conversão de energia existentes neste sistema

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