termodinamica

LABORATÓRIO DE TERMODINÂMICA APLICADA
Experiência N° 6.

Sistema de refrigeração por compressão de vapor: determinação do fluxo mássico de refrigerante por balanço energético no compressor.

Introdução

O ciclo de refrigeração por compressão de vapor é o mais utilizado em sistemas frigoríficos e pelas suas características e processos realizados é um dos mais importantes desde o ponto de vista didático. O ciclo padrão esta composto por quatro elementos principais; evaporador, compressor, condensador e dispositivo de expansão. Os diagramas do ciclo padrão ideal e sua representação nos diagramas, Pressão-Entalpia e Temperatura-Entropia são apresentados nas figuras 1 e 2 e 3.

Figura 1. Ciclo padrão ideal de refrigeração por compressão de vapor.

Figura 2. Diagrama P-h, do ciclo de compressão a vapor padrão.

Figura 3. Diagrama T-s, do ciclo de compressão a vapor padrão.

O fluido de trabalho ou refrigerante é primeiro comprimido adiabaticamente no compressor (1-2) e logo condensado por liberação de calor a pressão constante no condensador (2-3). O refrigerante líquido é expandido isoentalpicamente (válvula de expansão) até a pressão do evaporador (3-4), no qual recebe calor a pressão constante (4-1). Durante os processos no condensador e o evaporador o refrigerante troca calor a alta temperatura (Tcd) e a baixa temperatura (Tev), respectivamente.

Figura 4. Calorímetro.

Na bancada de ensaios do laboratório (veja Figura 4) o compressor se encontra no interior de uma caixa isolada que serve como calorímetro. Dentro do calorímetro existem além do compressor, um ventilador para homogeneizar a temperatura do ar e um trocador de calor encarregado de resfriar o interior. Conhecendo a potência elétrica consumida pelo compressor () e o ventilador (), bem como a diferença de temperaturas entre a entrada e saída da água que circula pelo trocador (), o coeficiente global (UA) de troca de calor das paredes do calorímetro, a diferença de