Curso Online de Refrigeração e Ar Condicionado

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No Curso a distância de Refrigeração e Ar Condicionado você aprende a fazer manutenção e consertos em sistemas de refrigeradores e aparel...

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No Curso a distância de Refrigeração e Ar Condicionado você aprende a fazer manutenção e consertos em sistemas de refrigeradores e aparelhos de ar condicionado.

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  • i

    ÍNDICE

    CAPÍTULO 1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS .................................................................................................................1
    1.1 Introdução .................................................................................................................................................................. 1
    1.2 Definições .................................................................................................................................................................. 1
    1.3 Propriedades Termodinâmicas de uma Substância .................................................................................................... 3
    1.4 Equações de Estado.................................................................................................................................................... 4
    1.5 Tabelas de Propriedades Termodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos .......................................................................... 5
    1.6 Diagramas de MOLLIER para Fluidos Refrigerantes................................................................................................. 6
    1.7 Primeira Lei da Termodinâmica................................................................................................................................. 8
    1.8 Transferência de Calor. ............................................................................................................................................ 10
    1.8.1 Transferência de calor por condução. ................................................................................................................ 11
    1.8.2 Transferência de calor por convecção................................................................................................................ 12
    1.8.3 Transferência de calor por radiação. .................................................................................................................. 13
    1.8.4 Analogia entre fluxo de calor e elétrico. ............................................................................................................ 14
    1.8.5 Coeficiente global de transferência de calor. ..................................................................................................... 15
    1.8.6 Diferença de temperatura média logarítmica ..................................................................................................... 16
    CAPÍTULO 2 CICLOS DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR.........................................................19
    2.1 Introdução ................................................................................................................................................................ 19
    2.2 Ciclo Teórico de Refrigeração por Compressão de Vapor....................................................................................... 20
    2.3 Ciclo Real de Compressão de Vapor........................................................................................................................ 21
    2.4 Balanço de Energia para o Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor ......................................................... 22
    2.4.1 Capacidade frigorífica........................................................................................................................................ 23
    2.4.2 Potência teórica de compressão ......................................................................................................................... 23
    2.4.3 Calor rejeitado no condensador ......................................................................................................................... 24
    2.4.4 Dispositivo de expansão .................................................................................................................................... 25
    2.4.5 Coeficiente de performance do ciclo ................................................................................................................. 25
    2.5 Parâmetros que Influenciam o COP do Ciclo de Refrigeração ................................................................................ 26
    2.5.1 Influência da temperatura de evaporação no COP do ciclo teórico ................................................................... 26
    2.5.2 Influência da temperatura de condensação no COP do ciclo teórico ................................................................. 27
    2.5.3 Influência do sub-resfriamento do líquido no COP do ciclo teórico.................................................................. 28
    2.5.4 Influência do superaquecimento útil no COP do ciclo teórico........................................................................... 29
    CAPÍTULO 3 COMPONENTES DOS SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO .....................................................................32
    3.1 Compressores ........................................................................................................................................................... 32
    3.1.1 Introdução .......................................................................................................................................................... 32
    3.1.2 Compressores Alternativos ................................................................................................................................ 33
    3.1.3 Compressor parafuso ......................................................................................................................................... 43
    3.1.4 Compressor de palhetas ..................................................................................................................................... 44
    3.1.5 Compressores centrífugos.................................................................................................................................. 46
    3.1.6 Controle de capacidade ...................................................................................................................................... 48
    3.1.7 Compressores Scroll .......................................................................................................................................... 48
    3.2 Seleção do Compressor ............................................................................................................................................... 51
    3.3 Condensadores ......................................................................................................................................................... 54
    3.3.1 Capacidade dos Condensadores. ........................................................................................................................ 54
    3.3.2 Características dos Condensadores .................................................................................................................... 58
    3.3.3 Comparação entre os tipos de condensadores .................................................................................................... 65

  • ii

    3.4 Evaporadores............................................................................................................................................................ 68
    3.4.1 Capacidade dos Evaporadores. .......................................................................................................................... 68
    3.4.2 Classificação dos Evaporadores Quanto ao Sistema de Alimentação................................................................ 70
    3.4.3 Classificação dos Evaporadores Quanto ao Fluído a Resfriar. .......................................................................... 72
    3.5 Dispositivos de Expansão. ....................................................................................................................................... 81
    3.5.1 Válvula de Expansão Termostática.................................................................................................................... 81
    3.5.2 Válvulas de Expansão Eletrônicas ..................................................................................................................... 87
    3.5.3 Válvulas de Bóia................................................................................................................................................ 89
    3.5.4 Válvula de Expansão de Pressão Constante....................................................................................................... 90
    3.5.5 Tubos Capilares. ................................................................................................................................................ 91
    3.6 Torre de Resfriamento.............................................................................................................................................. 94
    3.6.1 Introdução .......................................................................................................................................................... 94
    3.6.2 Tipos de Torres de Resfriamento ....................................................................................................................... 94
    3.6.3 Torres atmosféricas............................................................................................................................................ 96
    3.6.4 Torres de Tiragem Mecânica ............................................................................................................................. 97
    3.6.5 Descrição dos sistemas vinculados a utilização de energia................................................................................ 99
    3.7 Acessórios .............................................................................................................................................................. 107
    3.7.1 Pressostatos...................................................................................................................................................... 107
    3.7.2 Termostatos ..................................................................................................................................................... 107
    3.7.3 Filtros e Secadores ........................................................................................................................................... 108
    3.7.4 Separadores de óleo ......................................................................................................................................... 108
    3.7.5 Válvulas Solenóide .......................................................................................................................................... 109
    3.7.6 Visores de Líquido........................................................................................................................................... 110
    3.7.7 Reservatórios de Líquidos ............................................................................................................................... 111
    3.8 Fluidos Refrigerantes ............................................................................................................................................. 111
    3.8.1 Propriedades físicas ......................................................................................................................................... 121
    3.8.2 Características de desempenho dos refrigerantes no ciclo de compressão a vapor.......................................... 122
    3.8.3 Aspectos relacionados à segurança na utilização e manuseio de refrigerantes ................................................ 124
    3.8.4 Compatibilidade com materiais ....................................................................................................................... 126
    3.8.5 Interação com o óleo lubrificante .................................................................................................................... 126
    3.8.6 Comparação entre amônia e refrigerantes halogenados................................................................................... 128
    3.8.7 Conversões e Substituições ............................................................................................................................. 129
    3.9 Isolantes Térmicos ................................................................................................................................................. 131
    3.9.1 Principais Materiais Isolantes .......................................................................................................................... 131
    3.9.2 Condutividade térmica dos isolantes. .............................................................................................................. 134
    3.9.3 Resistência à Umidade..................................................................................................................................... 137
    CAPÍTULO 4 SISTEMAS MULTIPRESSÃO .................................................................................................................141
    4.1 Introdução .............................................................................................................................................................. 141
    4.1.1 Vantagens do sistema multipressão ................................................................................................................. 142
    4.2 Separador de Líquido ............................................................................................................................................. 143
    4.3 Separador-Resfriador de Líquido ........................................................................................................................... 143
    4.4 Resfriamento Entre Estágios .................................................................................................................................. 144
    4.5 Ciclos de Compressão de Vapor Multipressão....................................................................................................... 145
    4.6 Balanço de Energia Para o Sistema Multipressão .................................................................................................. 147
    4.6.1 Balanço de massa e energia para o separador de líquido de baixa................................................................... 149
    4.6.2 Balanço de massa e energia para o separador de líquido de alta...................................................................... 150
    4.6.3 Balanço de energia para os compressores........................................................................................................ 152
    4.7 Alguns Exemplos de Sistemas Frigoríficos............................................................................................................ 153

  • iii

    CAPÍTULO 5 REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO DE VAPOR .................................................................................158
    5.1 Introdução .............................................................................................................................................................. 158
    5.2 Ciclo de Absorção .................................................................................................................................................. 159
    CAPÍTULO 6 CARGA TÉRMICA...................................................................................................................................161
    6.1 Introdução. ............................................................................................................................................................. 161
    6.2 Condições Externas de Projeto............................................................................................................................... 161
    6.3 Condições Internas de Projeto................................................................................................................................ 161
    6.4 Carga Térmica Devido à Transmissão de Calor..................................................................................................... 162
    6.5 Carga Térmica Devido aos Produtos...................................................................................................................... 165
    6.6 Carga Térmica Devido à Infiltração de Ar Externo. .............................................................................................. 166
    6.7 Cargas Diversas...................................................................................................................................................... 167
    6.8 Carga Térmica Devido aos Motores dos Ventiladores. .......................................................................................... 168
    6.9 Capacidade Frigorífica do Compressor. ................................................................................................................. 169
    CAPÍTULO 7 TESTES E MANUTENÇÃO EM CIRCUITOS FRIGORÍFICOS............................................................171
    7.1 Testes de Vazamentos de Refrigerantes ................................................................................................................. 171
    7.2 Testes de umidade no circuito ................................................................................................................................ 172
    7.3 Evacuação do sistema ............................................................................................................................................ 173
    7.4 Carga de óleo ......................................................................................................................................................... 175
    7.5 Carga de refrigerante.............................................................................................................................................. 176
    7.6 Medição das pressões de sucção e descarga........................................................................................................... 177
    7.7 Válvulas de expansão ............................................................................................................................................. 178
    7.8 Superaquecimento .................................................................................................................................................. 179
    7.9 Subresfriamento ..................................................................................................................................................... 179
    7.10 Filtro secador........................................................................................................................................................ 180
    7.11 Recolhimento do refrigerante ("Pump down") ..................................................................................................... 181
    7.12 Limpeza de circuitos frigoríficos ......................................................................................................................... 182
    7.13 Nível de óleo ........................................................................................................................................................ 186
    7.14 Substituição de óleo ............................................................................................................................................. 186
    CAPÍTULO 8 CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EM SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO ............................................188
    8.1 Recomendações Gerais ............................................................................................................................................. 189
    8.2 Analisando a Carga Térmica do Sistema ............................................................................................................... 191
    8.2.1 Minimizando a carga térmica de câmaras frigoríficas. .................................................................................... 191
    8.3 Aspectos Relacionados Com a Seleção do Sistema ............................................................................................... 193
    8.3.1 Subresfriamento ............................................................................................................................................... 194
    8.3.2 Superaquecimento............................................................................................................................................ 195
    8.4 Elevação de temperaturas (diferencial fundamental de temperaturas) ................................................................... 196
    8.4.1 Seleção do Evaporador .................................................................................................................................... 196
    8.4.2 Seleção do Condensador. ................................................................................................................................. 197
    8.5 Degelo .................................................................................................................................................................... 198
    8.6 Sistemas Anticondensação Superficial................................................................................................................... 199
    8.7 Controle da Pressão de Condensação ..................................................................................................................... 199
    8.8 Avaliações Quantitativas ....................................................................................................................................... 200
    8.8.1 Perda Devido ao Nível Inadequado de Temperatura (P )................................................................................. 200
    8.8.2 Perda Devido ao Tipo Inadequado de Iluminação (P ).................................................................................... 201
    8.8.3 Perda Devido a Inexistência de Termostato ou Pressostato (P ) ..................................................................... 201
    8.8.4 Perda Devido a Incidência Direta de Raios Solares e Isolamento Deficiente (P ) ......................................... 202

    t

    il

    it

    irr

    8.8.5 Perda por vedação precária das portas e cortinas (P

    ved

    ) ................................................................................... 203

  • iv

    8.9 Avaliações Qualitativas ......................................................................................................................................... 203
    8.10 Exemplo de Cálculo 1 ....................................................................................................................................... 206
    8.11 Exemplo de cálculo 2 ........................................................................................................................................ 211
    8.11.1 Dados da Instalação: ...................................................................................................................................... 211
    8.11.2 Melhorias possíveis........................................................................................................................................ 213
    APÊNDICE ..........................................................................................................................................................................217
    REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................................................239

  • 1

    Capítulo 1 Conceitos Fundamentais

    1.1 Introdução

    Este   capítulo   tem   por   objetivo   apresentar   algumas   definições   termodinâmicas   e   as

    propriedades  das  substâncias  mais  usadas  na  análise  de  sistemas  frigoríficos.  Mostrará  ainda,  as

    relações  entre  as  propriedades  termodinâmicas  de  uma  substância  pura,  que  é  o  caso  dos  fluídos

    frigoríficos.  Esta  apresentação,  contudo,  não  se  deterá  em  análises  termodinâmicas  rigorosas,  ao

    contrário,   fará   apenas   uma   apresentação   superficial   de   tais   definições   e   das   propriedades

    termodinâmicas  e  suas  inter-relações  suficientes  para  o  propósito  deste  estudo.  Também  serão

    apresentados os conceitos básicos relacionados com transferência de calor.

    1.2 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.  Uma  descrição  de  um  processo  típico  envolve  a

    especificação dos estados de equilíbrio inicial e final.

    Ciclo. É um processo, ou mais especificamente uma série de processos, onde o estado inicial

    e o estado final do sistema (substância) coincidem.

    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.

    Temperatura de saturação. Este termo designa a temperatura na qual se dá a vaporização de

    uma substância pura a uma dada pressão. Essa pressão é chamada “pressão de saturação” para a

    temperatura  dada.  Assim,  para  a  água  (utiliza-se  a  água  para  facilitar  o  entendimento  da  definição

    dada  acima)  a  100  C,  a  pressão  de  saturação  é  de  1,01325  bar,  e  para  a  água  a  1,01325  bar  de

    o

  • 2

    pressão,  a  temperatura  de  saturação  é  de  100  C.  Para  uma  substância  pura  há  uma  relação

    o

    definida entre a pressão de saturação e a temperatura de saturação correspondente.

    Líquido  Saturado.  Se  uma  substância  se  encontra  como  líquido  à  temperatura  e  pressão  de

    saturação, diz-se que ela está no estado de líquido saturado.

    Líquido Sub-resfriado. Se a temperatura do líquido é menor que a temperatura de saturação,

    para a pressão existente, o líquido é chamado de líquido sub-resfriado (significa que a temperatura é

    mais  baixa  que  a  temperatura  de  saturação  para  a  pressão  dada),  ou  líquido  comprimido,

    (significando ser a pressão maior que a pressão de saturação para a temperatura dada).

    Figura 1.1 Estados de uma substância pura.

    Título (x). Quando uma substância se encontra parte líquida e parte vapor, na temperatura de

    saturação   (isto   ocorre,   em   particular,   nos   sistemas   de   refrigeração,   no   condensador   e   no

    evaporador),  a  relação  entre  a  massa  de  vapor  e  a  massa  total,  isto  é,  massa  de  líquido  mais  a

    massa de vapor, é chamada de título (x). Matematicamente, tem-se:

    t

    v

    v

    l

    v

    m

    m

    m +m

    m

    x=

    = (1.1)

  • 3

    Vapor Saturado. Se uma substância se encontra completamente como vapor na temperatura

    de  saturação,  é  chamada  de  “vapor  saturado”,  e  neste  caso  o  título  é  igual  a  1  ou  100%,  pois  a

    massa total (mt) é igual à massa de vapor (mv).

    Vapor Superaquecido - Quando o vapor está a uma temperatura maior que a temperatura de

    saturação  é  chamado  “vapor  superaquecido”.  A  pressão  e  a  temperatura  do  vapor  superaquecido

    são  propriedades  independentes,  e  neste  caso,  a  temperatura  pode  ser  aumentada  para  uma

    pressão  constante.  Em  verdade,  as  substâncias  que  chamamos  de  gases  são  vapores  altamente

    superaquecidos.

    A  Figura  1.1  retrata  a  terminologia  que  acabou  de  ser  definida  para  os  diversos  estados

    termodinâmicos em que se pode encontrar uma substância pura.

    1.3 Propriedades Termodinâmicas de uma Substância

    Uma  propriedade  de  uma  substância  é  qualquer  característica  observável  dessa  substância.

    Um  número  suficiente  de  propriedades  termodinâmicas  independentes  constitui  uma  definição

    completa do estado da substância.

    As  propriedades  termodinâmicas  mais  comuns  são:  temperatura  (T),  pressão  (P),  volume

    específico  (v)  e  massa  específica  ().  Além  destas  propriedades  termodinâmicas  mais  familiares,  e

    que são mensuráveis diretamente, existem outras propriedades termodinâmicas fundamentais para a

    análise de transferência de calor, trabalho e energia, não mensuráveis diretamente, que são: energia

    interna (u), entalpia (h) e entropia (s).

    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:

    a) Energia cinética interna relacionada à velocidade das moléculas;

    b) Energia potencial interna relacionada às forças de atração entre as moléculas.

    As  mudanças  na  velocidade  das  moléculas  são  identificadas,  macroscopicamente,  pela

    alteração  da  temperatura  da  substância  (sistema),  enquanto  que  as  variações  na  posição  são

    identificadas pela mudança de fase da substância (sólido, líquido ou vapor).

    Entalpia  (h).  Na  análise  térmica  de  alguns  processos  específicos,  freqüentemente  são

    encontradas certas combinações de propriedades termodinâmicas. Uma dessas combinações ocorre

    quando  se  tem  um  processo  a  pressão  constante,  resultando  a  combinação  u  +  pv.  Assim  é

  • 4

    conveniente definir uma nova propriedade termodinâmica chamada “entalpia”, a qual é representada

    pela letra h. Matematicamente, tem-se:

    v

    p

    u +

    h =

    (1.2)

    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.

    Cada propriedade de uma substância, em um dado estado, tem somente um valor finito. Essa

    propriedade  sempre  tem  o  mesmo  valor  para  um  estado  dado,  independentemente  de  como  foi

    atingido tal estado.

    1.4 Equações de Estado

    Equação  de  estado  de  uma  substância  pura  é  uma  relação  matemática  que  correlaciona

    pressão,  temperatura  e  volume  específico,  para  um  sistema  em  equilíbrio  termodinâmico.  De  uma

    maneira geral podemos expressar, essa relação na forma da Eq. (1.3).

    f(P, v, T) = 0

    (1.3)

    Existem  inúmeras  equações  de  estado,  muitas  delas  desenvolvidas  para  relacionar  as

    propriedades termodinâmicas para uma única substância, outras mais genéricas, por vezes bastante

    complexas, com objetivo de relacionar as propriedades termodinâmicas de várias substâncias.

    Uma  das  equações  de  estado  mais  conhecidas  e  mais  simples  é  aquela  que  relaciona  as

    propriedades termodinâmicas pressão, volume específico e temperatura absoluta para o gás ideal, a

    qual é expressa por:

                           T                      

    R

    P v

    =

    (1.4)

    onde P é a pressão absoluta (manométrica + barométrica), v, é o volume específico, R é a constante

    particular do gás e T é a temperatura absoluta.

    Embora  a  Eq.  (1.4)  seja  para  gás  ideal  ela  representa  satisfatoriamente  gases  reais  quando

    estes estão a pressões relativamente baixas.

    Um outro exemplo de equação de estado é a dado na Eq. (1.5), que é usada para relacionar as

    propriedades termodinâmicas dos refrigerantes compostos de hidrocarbonetos fluorados (CFCs).

  • 5

    v)

    (1 + cEXP(v))EXP(

    )

    T

    /

    kT

    C EXP(

    B T +

    A

    ]+

    (v b)

    )

    T

    /

    kT

    C EXP(

    B T +

    A +

    [
    i=2

    RT
    vb

    P=

    c

    6

    6

    6

    5

    i

    c

    i

    i

    i

    +

    +

                 (1.5)

    onde: Ai , Bi , Ci , k, b, e Tc, são constantes que dependem da substância.

    Muitos   outros   exemplos   de   equações.   de   estado,   algumas   mais   simples   outras   mais

    complexas,  poderiam  ser  apresentadas.  Entretanto,  dado  a  complexidade  das  equações  de  estado

    para  correlacionar  as  propriedades  termodinâmicas  dos  refrigerantes,  seria  interessante  se  possuir

    um  meio  mais  rápido  para  obter  tais  relações.  As  tabelas  de  propriedades  termodinâmicas,  obtidas

    através das equações de estado, são as ferramentas que substituem as equações.

    1.5 Tabelas de Propriedades Termodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos

    Existem  tabelas  de  propriedades  termodinâmicas  para  todos  os  refrigerantes  utilizados  na

    refrigeração  comercial  e  industrial.  Essas  tabelas  são  obtidas  através  das  equações  de  estado  do

    tipo  mostrado  anteriormente.  As  tabelas  de  propriedades  termodinâmicas  estão  divididas  em  três

    categorias:  uma  que  relaciona  as  propriedades  do  líquido  comprimido  (ou  líquido  sub-resfriado),

    outra que relaciona as propriedades de saturação (líquido saturado e vapor saturado) e uma última

    que  apresenta  as  propriedades  do  vapor  superaquecido.  Em  todas  as  tabelas  as  propriedades  são

    fornecidas em função da temperatura e/ou pressão, como pode ser visto nas tabelas do apêndice A.

    Para  a  região  de  liquido+vapor,  conhecido  o  título  (x)  as  propriedades  devem  ser  determinadas

    através das seguintes equações:

    (     )     

    l

    v

    l

    u

    u

    x

    u +

    u =

    (1.6)

    (      )      

    l

    v

    l

    v

    v

    x

    v +

    v =

    (1.7)

    (     )     

    l

    v

    l

    h

    h

    x

    h +

    h =

    (1.8)

    (     )     

    l

    v

    l

    s (1.9)

    s s

    s +

    s =

    As Tabelas A.1 até A.4 são exemplos de tabelas de propriedades termodinâmicas saturadas e

    superaquecidas. Observe nessas tabelas que, para condições de saturação, basta conhecer apenas

    uma  propriedade  (temperatura  ou  pressão)  para  obter  as  demais.  Para  as  condições  de  vapor

    superaquecido é necessário conhecer duas propriedades para ser obter as demais. Nas tabelas de

  • 6

    propriedades saturadas, apresentadas no apêndice, pode-se observar que para a temperatura de 0,0

    o

    C  e  líquido  saturado  (x  =  0),  o  valor  numérico  de  entalpia  (h)  é  igual  a  100,00  kcal/kg  para  o

    refrigerante R-12, sendo igual a 200,00 kJ/kg para o R-134a, e a entropia (s), vale 1,000 para todas

    as  tabelas  dadas.  Estes  valores  são  adotados  arbitrariamente  como  valores  de  referência  e  os

    demais  valores  de  entalpia  (h)  e  entropia  (s),  são  calculados  em  relação  a  esses  valores  de

    referência. Outros autores podem construir tabelas com referências diferentes.

    Assim, o valor numérico da entalpia (h) e entropia (s), em diferentes tabelas, podem apresentar

    valores  completamente  distintos  para  o  mesmo  estado  termodinâmico,  sem  contudo,  modificar  os

    resultados  de  nossas  análises  térmicas,  bastando  para  tanto  que  se  utilizem  dados  de  entalpia  e

    entropia de uma mesma tabela, ou de tabelas que tenham a mesma referência. Para dados retirados

    de duas ou mais tabelas, com referências diferentes, estes devem ser devidamente corrigidos para

    uma única referência.

    1.6 Diagramas de MOLLIER para Fluidos Refrigerantes.

    As  propriedades  termodinâmicas  de  uma  substância  são  freqüentemente  apresentadas,  além

    das tabelas, em diagramas que podem ter por ordenada e abscissa, temperatura e entropia, entalpia

    e entropia, pressão absoluta e volume específico ou pressão absoluta e entropia.

    Os  diagramas  tendo  como  ordenada  pressão  absoluta  (P)  e  como  abscissa  a  entalpia

    específica  (h)  são  bastante  utilizados  para  apresentar  as  propriedades  dos  fluidos  frigoríficos,  visto

    que estas coordenadas são mais adequadas à representação do ciclo termodinâmico de refrigeração

    por compressão de vapor. Estes diagramas são conhecidos como diagramas de Mollier. A Figura 1.2

    mostra  os  elementos  essenciais  dos  diagramas  pressão-entalpia,  para  qualquer  substância  pura.

    Diagramas  completos,  de  onde  podem  ser  obtidos  dados  para  análises  térmicas  de  sistemas

    frigoríficos, são dados em anexo.


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  • Introdução .................................................................................................................................................................1
  • 1.2 – Definições .................................................................................................................................................................1
  • 1.3 – Propriedades Termodinâmicas de uma Substância ....................................................................................................3
  • 1.4 – Equações de Estado...................................................................................................................................................4
  • 1.5 – Tabelas de Propriedades Termodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos..........................................................................5
  • 1.6 – Diagramas de MOLLIER para Fluidos Refrigerantes.................................................................................................6
  • 1.7 – Primeira Lei da Termodinâmica................................................................................................................................8
  • 1.8 – Transferência de Calor. ...........................................................................................................................................10
  • 1.8.1 – Transferência de calor por condução. ................................................................................................................11
  • 1.8.2 – Transferência de calor por convecção................................................................................................................12
  • 1.8.3 – Transferência de calor por radiação...................................................................................................................13
  • 1.8.4 – Analogia entre fluxo de calor e elétrico. ............................................................................................................14
  • 1.8.5 – Coeficiente global de transferência de calor. .....................................................................................................15
  • 1.8.6 – Diferença de temperatura média logarítmica .....................................................................................................16
  • CAPÍTULO 2 – CICLOS DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR.........................................................19
  • 2.1 – Introdução ...............................................................................................................................................................19
  • 2.2 – Ciclo Teórico de Refrigeração por Compressão de Vapor.......................................................................................20
  • 2.3 – Ciclo Real de Compressão de Vapor........................................................................................................................21
  • 2.4 – Balanço de Energia para o Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor .........................................................22
  • 2.4.1 – Capacidade frigorífica.......................................................................................................................................23
  • 2.4.2 – Potência teórica de compressão .........................................................................................................................23
  • 2.4.3 – Calor rejeitado no condensador .........................................................................................................................24
  • 2.4.4 – Dispositivo de expansão ...................................................................................................................................25
  • 2.4.5 – Coeficiente de performance do ciclo .................................................................................................................25
  • 2.5 – Parâmetros que Influenciam o COP do Ciclo de Refrigeração ................................................................................26
  • 2.5.1 – Influência da temperatura de evaporação no COP do ciclo teórico ...................................................................26
  • 2.5.2 – Influência da temperatura de condensação no COP do ciclo teórico.................................................................27
  • 2.5.3 – Influência do sub-resfriamento do líquido no COP do ciclo teórico..................................................................28
  • 2.5.4 – Influência do superaquecimento útil no COP do ciclo teórico...........................................................................29
  • CAPÍTULO 3 – COMPONENTES DOS SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO .....................................................................32
  • 3.1 – Compressores..........................................................................................................................................................32
  • 3.1.1 – Introdução.........................................................................................................................................................32
  • 3.1.2 – Compressores Alternativos ...............................................................................................................................33
  • 3.1.3 – Compressor parafuso ........................................................................................................................................43
  • 3.1.4 – Compressor de palhetas ....................................................................................................................................44
  • 3.1.5 – Compressores centrífugos.................................................................................................................................46
  • 3.1.6 – Controle de capacidade.....................................................................................................................................48
  • 3.1.7 – Compressores Scroll .........................................................................................................................................48
  • 3.2 Seleção do Compressor ..............................................................................................................................................51
  • 3.3 – Condensadores ........................................................................................................................................................54
  • 3.3.1 – Capacidade dos Condensadores........................................................................................................................54
  • 3.3.2 – Características dos Condensadores ....................................................................................................................58
  • 3.3.3 – Comparação entre os tipos de condensadores..................................................................................................