Determinar Eficiência de Compressão rendimento Volumétrico carta Psicrométrica

Sistemas Térmicos II Lista de Exercícios 1 Determine o rendimento volumétrico real do compressor da tabela abaixo que opera com Amônia para temperaturas de evaporação de 20 C e de condensação de 30 C 2 Determine a eficiência de compressão adiabática do compressor da tabela acima que opera com Amônia com temperatura de evaporação de 12 C e de e condensação de 30 C 3 Estime utilizando a relação entre o COP real e o de Carnot qual deve ser a potência de compressão de um sistema que opera entre as temperaturas de evaporação de 20 C e de condensação de 30 C desenvolvida por um compressor de amônia cuja capacidade de refrigeração é de 163 kW 4 Explique por que um compressor que opera com vapor sobreaquecido em sua entrada saída do evaporador costuma ter uma capacidade de refrigeração inferior ao estipulado em seu catálogo que é baseado numa entrada de vapor saturado 5 Em relação a potência de compressão e capacidade de refrigeração identifique qual tipo compressor apresenta a característica de ser menos afetado pela pressão de aspiração saída do evaporador do que pela pressão de descarga entrada do condensador 6 Cite características desejadas em serpentinas de evaporadores para evitar acúmulo de neve na superfície 7 Explique duas técnicas para fazer degelo de serpentinas de sistemas de refrigeração 8 Cite cinco dispositivos de expansão para sistemas de refrigeração e explique de forma resumida o funcionamento de cada um deles 9 Segundo a nomenclatura determinada pela norma ASHRAE 341992 quantos átomos de carbono fluor e hidrogênio um refrigerante com nomenclatura R253 deveria ter 10 Entre os fluidos R134 R404a R717 qual você escolheria para operar em um sistema de baixíssima temperatura temperatura de evaporação igual ou inferior a 40 C Justifique sua resposta 11 Explique como as propriedades volume específico e calor latente de um fluido refrigerante influenciam no desempenho COP de um sistema de refrigeração Carta Psicrométrica 12 Considere uma sala que contenha ar a 1 atm esteja a 35 C e tenha 40 de umidade relativa Usando o diagrama psicrométrico determine a A umidade específica b A entalpia c A temperatura de bulbo úmido d A temperatura do ponto de orvalho e O volume específico do ar 13 Para refrigerar uma câmara é necessário uma vazão de ar de 2 m³s a uma temperatura de 10 C e umidade relativa de 95 O ar entra em um trocador de calor com temperatura de 30 C e umidade relativa de 85 a Qual a capacidade de refrigeração deste sistema b Qual a taxa de remoção de água do ar 14 Mantendo a capacidade de refrigeração do sistema desejase que o ar na câmara tenha umidade relativa de 60 na mesma temperatura anterior 10 C Isso será feito por meio de um subresfriamento do ar uma menor vazão de ar será refrigerada em temperatura abaixo da temperatura ideal da câmara e após isso poderá sofrer aquecimento mistura na câmara até 10 C a Qual deve ser a temperatura de resfriamento do ar b Qual a vazão de ar neste sistema c Qual será a taxa de remoção de água do ar 15 Para produzir café solúvel são atomizados 02 kgs de café considere como sendo água a 80C em uma câmara de secagem Esta câmara recebe 10 kgs de ar seco a temperatura T Toda a água deve evaporar e o ar deve sair com uma temperatura de no mínimo 40 C Nos cálculos desconsidere a corrente de saída do pó Determine a corrente de entrada do ar Leitura da Carta Psicométrica SISTEMAS TÉRMICOS II LISTA DE EXERCICIOS 6 Questao Revestimento hidropóbico revestimentos projetados para rejeitar o agua evitando que a neve se acumule Sistema de aquecimento pode ser usado sistema de aquecimento a digesto para derreter a neve acumulada Design dos serpentines projeto de serpentines deve ser feito de modo a minimizar o acumulado de agua neve ou gelo numa sua superficie 9 Questao R253 O número de átomos de fluon é 2 O número de átomos de hidrogênio é 5 O número de átomos de carbono é 3 4 Questão Mais adequado serviço o R 404a Justificativa TEMP R404a Temp n717 Temp n134 465C e 261C 33C e 40C 261C e 15C FORON Comparese nesta tabela que o intervalo de operação de temperatura de evaporação mais adequado é o R404a 15 Questão O COP é definido como COP QEVAP WCOMP onde QEVAP calor extraído pelo evaporador a quantidade de calor removida do ambiente ao ser resfriado Wcomp trabalho do compressor Volume específico melhor na entrada do compressor exige compressor de maior especificação devido a volume específico para a mesma massa do refrigerante podendo causar aumento do trabalho do compressor e consequente aumento diminuindo o COP Volume especifico menor exige compressor de maior capacidade volumétrica reduzindo volume de vapor sendo comprimido assim diminuindo o trabalho do compressor e aumentando o COP FORON Color latente color necessário para vaporizar o refrigerante no evaporador Refrigerante com alto color latente permite que o evaporador extraia mais calor do ambiente o sacars frio aumentando o COP 5 Questão Compressor centrífugo é menos afetado a pressão do espirvque pois a variação na velocidade da rotação do rotor pode compensar variações na pressão do espireção Mais é eltamente afetado pela pressão de descarga já que um euuimtro no mesmo resulta em aumento da potência requerida pelo compressor para manter o fluxo de refrigerante 3 Questão T evap 20ºC T cond 30ºC T evap 20 27315 25315K T cond 30 27315 30315 K COP carnot T evapT cond T evap 2531530315 25315 506 Estimando η 60 COP carnot COP real 060 506 3036 FORONI CICLO DE REFRIGERAÇÃO COMPRESSÃO A VAPOR DISPOSITIVO DE EXPANSÃO COMPRESSOR COND EVAP 1 Questão T evap 20ºC P 0 1940 Kgfcm² T cond 30ºC P c 11895 Kgfcm² P c P 0 613 controlando com esses dados na tabela V real 68 η v 6887 078 ou 78 V ideal 81 FORONI 7 Questão Degelo por Resistência Elétrica resistências são instaladas nos serpentines do evaporador e são interligadas a um temporizador ou um sensor de temperaturaumidade Quando sistema detecta um acumulo excessivo do gelo as resistências são ativadas O calor gerado pelas resistências elétricas derrete o gelo acumulado nos serpentines Degelo por gás quente consiste em desviar o vapor superaquecido proveniente da descarga do compressor para o evaporador realizando o degelo do drento para fora do serpentina A necessidade do inicio do degelo é feita através dos sensores de temperatura ou temporizadores 8 Questão Válvula de Expansão Termostática VET controla a quantidade de refrigerante que entra no evaporador mantendo a pressão constante Ela utilize um sensor de temperatura no final do evaporador para ajustar a abertura da válvula FORONI Tubo Capilar de pequeno diâmetro e comprimento específico Ocorre restrição do fluxo refrigerante devido a restrição da orifício do espaço do tubo causando uma queda de pressão que permite a expansão do refrigerante Orifício de Expansão dispositivo fixo que proporciona queda de pressão do refrigerante que passe por ele Similarmente ao tubo capilar mas em geral é um componente fixo Válvula de Expansão de Pressão Constante VEPC válvula se ajusta para manter a pressão no evaporador constante Quando a pressão aumenta a válvula abre permitindo a entrada do mais refrigerante quando a pressão diminui a válvula se fecha Válvula de Flutuador válvula de Boia utiliza um flutuador mecânico que se eleva ou desce de acordo com o nível do refrigerante líquido no evaporador Quando o nível do líquido diminui o flutuador desce e fecha a válvula restringindo o fluxo do refrigerante quando o nível aumenta o flutuador sobe e abre a válvula permitindo a passagem do mais refrigerante FORON 2 To 12C Tc 30C P 0268 MPa P 1167 MPa r 1167 4135 C 6bpa 0268 η 77 ήmdel 92 hv 084 rendimento rendimento 095 nc ḧν hmeneh hc 084095 0798 FORON 12 a 142 gkg seta verde da corte psicrométrica b 172 Kcalkg seta menu da corte psicrométrica c 24C seta amarela da corte psicrométrica d 0893 m³kg seta preta da corte psicrométrica e 424C seta bege da corte psicrométrica 13 V 2 m³s tdb1 30C UR1 85 h1 215 KcalKg tdb2 10C UR2 95 h2 68 KcalKg ṁ 24225 245 Kgs hc 65 KcalKg c Tavn 92C 2717 KJKg Q m h1 h2 hc 245 8987 284 2717 Q 840 KJs a Q 840 KW b t mu1 u2 245 233 72 245 161 39445 g de água FORON 14 UD60 t10C w00048 KgKg h216 kJ Kgy tonc 35C cata psicromtrice a T35C h1229 kJKg b Q m 229 216 Q m 13 d m 13 c máqie 00048 00046 0 0002 FORON Tcarnt Q total Terscide mencper Terscipt 40872 10 1005 40 Tersont 4658C 40C 8658C FORON 15 Qesture mcofe 02 kgs Terscide 40C Tecef 80C P1etm mox 10 kgs Cespeque 418 kJkgC Cpvapor 20 kJ KgC Calor Lefernte do poprização 2260 kJKg Calor para aquecer do 20C a a 40C Fepacar mcofe Cnpagua 10080 Foppcia 02 41820 1672 KW Calor para evaporar a agua Favn mcofe hvg 02 2260 452 KW Calor total necessário Q total Fopurar Q PvP 078 452 46872 Kw Calcular a capacidade de calor do ar Qtotal max cparx TavntTersudo FORON Leitura da Carta Psicométrica TEMPERATURA DE BULBO SECO C VOLUME ESPECÍFICO m³kg ENTALPIA DE SATURAÇÃO Kcalkg de ar seco TEMPERATURA DE BULBO ÚMIDO C Conteúdo de Umidade gkg de ar seco FATOR DE CALOR SENSITIVEL Leitura da Carta Psicométrica TEMPERATURA DE BULBO SECO C VOLUME ESPECÍFICO m³kg ENTALPIA DE SATURAÇÃO Kcalkg de ar seco TEMPERATURA DE BULBO ÚMIDO C Conteúdo de Umidade gkg de ar seco FATOR DE CALOR SENSITIVEL Leitura da Carta Psicométrica TEMPERATURA DE BULBO SECO C VOLUME ESPECÍFICO m³kg ENTALPIA DE SATURAÇÃO Kcalkg de ar seco TEMPERATURA DE BULBO ÚMIDO C Conteúdo de Umidade gkg de ar seco FATOR DE CALOR SENSITIVEL