Dispositivos de Expansão: Funcionamento e Cálculos

Dispositivos de Expansão Me André Chiconi Rialto Dispositivos de Expansão Os dispositivos de expansão tem como finalidade principal 1 Reduzir a pressão do refrigerante líquido 2 Controlar a vazão de refrigerante que entra no evaporador Dispositivos de Expansão Podem ser classificados como Tubo capilar Válvulas de expansão termostática Válvula de boia Válvula de expansão de pressão constante Tubo Capilares São tubos de 10 a 60mm de comprimento com o diâmetro variando entre 05 e 20mm Usados em todos os sistemas frigoríficos pequenos com capacidade de até 10kW A perda de pressão desse dispositivo se deve devido ao atrito entre o fluido e a parede do tubo e à aceleração do fluido Tubo Capilares Para selecionar um tubo capilar em um sistema é necessário dimensionar seu comprimento e seu diâmetro Esse processo pode ser feito analiticamente ou através de análises de gráficos e curvas obtidas experimentalmente Tubo Capilares Tubo Capilares Para esse volume de controle entre os pontos 12 aplicase as leis de conservação de massa energia e quantidade de movimento para um fluido Da conservação de massa obtémse Tubo Capilares Para um tubo adiabático a conservação de energia é expressa por Por fim a equação da quantidade de movimento Tubo Capilares Podemos fazer uma simplificação com o termo da equação da seguinte forma E ainda é possível assumir V como sendo a velocidade média Tubo Capilares O calculo do coeficiente de atrito será feito pela seguinte forma Onde para escoamento turbulento Tubo Capilares Como uma ultima consideração à medida que o refrigerante escoa sua pressão e temperatura de saturação diminuem enquanto o título aumenta Então Tubo Capilares Com as equações definidas obtémse o comprimento do tubo capilar em 6 passos 1 Admita T2 2 Obtenha p2 hl2 hv2 vl2 vv2 das tabelas 3 Combine as equações da conservação de massa e de energia usando as considerações feitas para h v e μ Tubo Capilares 3 Combine as equações da conservação de massa e de energia usando as considerações feitas para h v e μ e calcule o título Tubo Capilares 3 Ao reorganizarse os termos da equação temse Com Tubo Capilares 3 Portanto o título é obtido das raízes da equação quadrática 4 Com x obtenha h2 v2 e V2 Tubo Capilares 5 Calcule o Reynolds para as seções 1 e 2 e obtenha coeficiente de atrito médio Calcule também a velocidade média 6 Substitua os valores encontrados na equação da quantidade de movimento e obtenha o valor de ΔL Exemplo Determine o comprimento do tubo capilar de 163mm de diâmetro interno que produza a redução de pressão do refrigerante 22 desde o estado líquido saturado a 40ºC até a temperatura de saturação de vapor de 5ºC para uma vazão de 001kgs OBS Use a seguinte equação para obter a viscosidade dinâmica com T em ºC Escoamento Blocado É possível que a resolução das equações anteriores resultem em um valor negativo de comprimento o que é fisicamente impossível Quando esse fato ocorre chamase de escoamento blocado Esse fenômeno significa que variar a redução de pressão não mais influenciará na vazão de refrigerante Isso reduz a eficiência de operação desse equipamento Escoamento Blockado Válvulas de Expansão de Pressão Constante É possível que a resolução das equações anteriores resultem em um valor negativo de comprimento o que é fisicamente impossível Quando esse fato ocorre chamase de escoamento blocado Esse fenômeno significa que variar a redução de pressão não mais influenciará na vazão de refrigerante Isso reduz a eficiência de operação desse equipamento Biblografia Stocker WF Jones JW Refrigeração e Ar Condicionado 1985