Sistemas de Compressao a Vapor Simples estagio

Páginas: 5 (1093 palavras) Publicado: 6 de junho de 2015
Universidade Federal do Paraná
Setor de Tecnologia
Departamento de Engenharia Mecânica

TM-182 REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO
Prof. Dr. Rudmar Serafim Matos

2. SISTEMAS DE COMPRESSÃO A VAPOR DE ÚNICO ESTÁGIO
Os sistemas de refrigeração por compressão a vapor são os
mais usados dentre todos os sistemas de refrigeração.
A refrigeração é obtida com o refrigerante evaporando a baixas
temperaturas.
Osistema opera a trabalho sob a forma de energia mecânica
necessária para movimentar o compressor (sistemas mecânicos
de refrigeração).
Disponível para atender quase todas as aplicações de refrigeração
com capacidades desde poucos watts até alguns megawatts.
2.1 CICLO DE REFRIGERAÇÃO DE CARNOT
Em 1824 Sadi Carnot, publicou um tratado denominado:
“Reflections of the Motive Power of Heat”.
• todos osprocessos são ideais:
• não existe atrito;
• não existe troca de calor, somente as indicadas no ciclo;
• modelo perfeito de refrigeração;
• usado como referência para comparação com o ciclo real.

2. SISTEMAS DE COMPRESSÃO A VAPOR DE ÚNICO ESTÁGIO
2.1 CICLO DE REFRIGERAÇÃO DE CARNOT

• compressão adiabática, 1-2;

• liberação isotérmica de calor, 2-3;
• expansão adiabática, 3-4;
• admissãoisotérmica de calor, 4-1.

2. SISTEMAS DE COMPRESSÃO A VAPOR DE ÚNICO ESTÁGIO
2.1 CICLO DE REFRIGERAÇÃO DE CARNOT

∆T c = T c - T q
∆T e = T f - T e

Q = A ↑ U ↑ ∆T ↓

COP = Te/(Tc - Te)

Dificuldades práticas:




compressão úmida;
extração de trabalho por expansão
de líquido saturado na turbina, não é
viável economicamente;

2. SISTEMAS DE COMPRESSÃO A VAPOR DE ÚNICO ESTÁGIO
2.2 CICLO ELEMENTAR DEREFRIGERAÇÃO

O refrigerante R-22 a pressão
atmosférica (101,325 kPa) absorve
calor e evapora a –40,8oC .

2. SISTEMAS DE COMPRESSÃO A VAPOR DE ÚNICO ESTÁGIO
2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR
2.3.1 Componentes do ciclo de refrigeração

2. SISTEMAS DE COMPRESSÃO A VAPOR DE ÚNICO ESTÁGIO
2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR
2.3.2 Diagrama Pressão-Entalpia, P-h
SistemaInternacional:
co
ns
t

Ponto crítico

s=

LÍQUIDO

st
ν = con

ADO
SECO
T UR
OR S
A

VAPOR ÚMIDO

V AP

LÍQ

UI
DO

SA
TU

RA
DO

t = const

VAPOR
SUPER AQUECIDO

2.3.3 Dados termodinâmicos: Tabelas e Cartas

h1=200 kJ/kg e
s1=1,0 kJ/kg K, T=0oC.

2. SISTEMAS DE COMPRESSÃO A VAPOR DE ÚNICO ESTÁGIO
2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR
2.3.4 Processos do ciclo de refrigeração
Qc
CD

Wcp
VE

LADO DE ALTA PRESSÃO
LADO DE BAIXA PRESSÃO

CD

CP

VE

EV

Qe

CP
EV

CÂMARA FRIA

•COMPRESSÃO (1-2)

•EXPANSÃO (3-4)

•CONDENSAÇÃO (2-3)

•EVAPORAÇÃO (4-1)

2. SISTEMAS DE COMPRESSÃO A VAPOR DE ÚNICO ESTÁGIO
2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR
2.3.5 Cálculos no Ciclo Saturado Simples:
• 1a. Lei da Termodinâmica:
•para todo o ciclo:

•para cada componente:

& +W
& +Q
& ±Q
&
&=Q
Q
e
cp
c
cp
tub

• ∆Ec e ∆Ep

W

1

m1





V22
V12
&
&
& 2  h2 +
&



+
Q+ W =m
gz
m
h
gz
+
+
2
1  1
1

2
2





(desprezadas)
2

V1
V2

z
1

E
PLANO DE REFERÊNCIA

& =0
Q
tub

m2
z
2

Q

& =0
Q
cp

2. SISTEMAS DE COMPRESSÃO A VAPOR DE ÚNICO ESTÁGIO
2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR
2.3.5 Cálculos no Ciclo Saturado Simples:

ER = (h1 − h 4 )

& =m
& ( h1 - h4 ) =m
& (h1 - h3 )
Q
e

CALOR TOTAL REJEITADO
S

L

tc

EXPANSÃO

te

EVAPORAÇÃO

pe

CO
MP
RE
SS
ÃO

CONDENSAÇÃO

pc

&
Q
e
& =
m
(h1 - h 4 )

& ν1
V& = m
ERperda = (h 4 − h 0 )

FLASH
GAS

EFEITO DE
REFRIGERAÇÃO

CALOR DE
COMPR.

2. SISTEMAS DE COMPRESSÃO A VAPOR DE ÚNICO ESTÁGIO
2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR
2.3.5 Cálculos no Ciclo Saturado Simples:
CALOR TOTAL REJEITADO
S

Ltc

& =m
& ( h2 - h1 )
W
cp

EXPANSÃO

te

EVAPORAÇÃO

pe
FLASH
GAS

EFEITO DE
REFRIGERAÇÃO

CO
MP
RE
SS
ÃO

CONDENSAÇÃO

pc

CALOR DE
COMPR.

&
W
cp, real =

&
W
cp
ηisen

& =m
& ( h 2 - h3 )
Q
c
&
Q
(h − h4 )
COP = & e = 1
(h2' − h1 )
Wcp

2. SISTEMAS DE COMPRESSÃO A VAPOR DE ÚNICO ESTÁGIO
2.3 CICLO SATURADO SIMPLES DE COMPRESSÃO A VAPOR
2.3.5 Cálculos no Ciclo Saturado Simples:
CALOR TOTAL...
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