Ciclos de Refrigeração-2022 2

Centro de Ciências Exatas e Tecnologia BICT/Engenharia Mecânica 6º Período Máquinas Térmicas Prof. Dener Almeida Ciclos Frigoríficos 01/11/2024 Máquinas Térmicas 2 CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor  Ciclo ideal refrigeração que opera com fluidos de trabalho que apresentam mudança de fase no ciclo. Figura 2. Ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor Figura 1. Ciclo de refrigeração baseados em quatro processos 01/11/2024 Máquinas Térmicas 3 CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor  O processo de expansão isoentrópica ocorrerá na região bifásica com título muito baixo;  Não vale a pena incluir um dispositivo no ciclo para realização de trabalho neste processo;  Neste caso, a turbina será substituída por um dispositivo de estrangulamento (válvula ou um tubo de pequeno diâmetro); 01/11/2024 Máquinas Térmicas 4 CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor 01/11/2024 Máquinas Térmicas 5 CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor 01/11/2024 Máquinas Térmicas 6 CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor 01/11/2024 Máquinas Térmicas 7 CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor (Fluidos de Trabalho) 01/11/2024 Máquinas Térmicas 8 CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor (Fluidos de Trabalho) 01/11/2024 Máquinas Térmicas 9 CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor (Fluidos de Trabalho) 01/11/2024 Máquinas Térmicas 10  A temperatura na qual se deseja a refrigeração e o tipo de equipamento a ser usado são os aspectos mais importantes na escolha do refrigerante;  É importante que os refrigerantes usados em aparelhos domésticos sejam não tóxicos;  Para dadas temperaturas de evaporação e condensação, os refrigerantes não proporcionam o mesmo coeficiente de eficácia CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor (Fluidos de Trabalho) 01/11/2024 Máquinas Térmicas 11 CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor (Fluidos de Trabalho)  Outras características importantes são:  tendência de causar corrosão;  miscibilidade com o óleo compressor;  rigidez dielétrica;  estabilidade;  custo. 01/11/2024 Máquinas Térmicas 12 CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor (Afastamento do ciclo real em relação ao ideal)  O ciclo real de refrigeração se afasta do ciclo ideal principalmente devido:  às perdas de carga associadas ao escoamento do fluido de trabalho;  à transferência de calor para o ou do meio envolvente. Figura 3. Ciclo real de refrigeração por compressão de vapor 01/11/2024 Máquinas Térmicas 13 CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor (Afastamento do ciclo real em relação ao ideal)  O vapor que entra no compressor estará provavelmente superaquecido;  Há irreversibilidades durante a compressão;  Tal processo pode não ser adiabático;  A pressão do líquido que deixa o condensador será menor que a pressão do vapor que entra;  A temperatura do líquido que deixa o condensador é inferior à temperatura de saturação e pode diminuir mais na tubulação entre o condensador e a válvula de expansão; 01/11/2024 Máquinas Térmicas 14 CICLOS FRIGORÍFICOS Compressão de Vapor (Afastamento do ciclo real em relação ao ideal)  Há queda de pressão quando o refrigerante escoa através do evaporador;  O refrigerante pode estar levemente superaquecido quando deixa o evaporador;  A temperatura pode aumentar na tubulação entre o evaporador e o compressor. 01/11/2024 Máquinas Térmicas 15 CICLOS FRIGORÍFICOS Absorção de Amônia  O ciclo frigorífico por absorção de amônia difere do ciclo por compressão de vapor na maneira pela qual a compressão é efetuada;  O vapor de amônia é absorvido pela solução fraca de amônia;  A solução forte de amônia é bombeada através de um trocador de calor ao gerador. Figura 4. Ciclo de refrigeração por absorção de amônia 01/11/2024 Máquinas Térmicas 16 CICLOS FRIGORÍFICOS Absorção de Amônia  No gerador, o vapor de amônia se separa da solução;  O vapor de amônia vai para o condensador e daí em diante o processo é semelhante aquele por compressão de vapor;  O trabalho consumido neste ciclo é muito pequeno; porém deve-se dispor de uma fonte térmica relativamente alta;  O número de equipamentos envolvidos num sistema de absorção é maior do que aqueles de um sistema de compressão de vapor;  Recentemente, atenção maior tem sido dada aos ciclos de absorção devido às fontes alternativas de energia. 01/11/2024 Máquinas Térmicas 17 CICLOS FRIGORÍFICOS Refrigeração a Ar Figura 5. Ciclo padrão de refrigeração a ar 01/11/2024 Máquinas Térmicas 18 CICLOS FRIGORÍFICOS Refrigeração a Ar 01/11/2024 Máquinas Térmicas 19 CICLOS FRIGORÍFICOS Refrigeração a Ar  Uma versão aberta deste ciclo tem sido utilizada para o resfriamento de aviões;  O ar da turbina é admitido na cabine. Figura 6. Ciclo de refrigeração a ar utilizado no resfriamento de aviões 01/11/2024 Máquinas Térmicas 20 CICLOS FRIGORÍFICOS Refrigeração a Ar Figura 7. Ciclo de refrigeração a ar com trocador de calor  Com a incorporação de trocadores de calor é possível obter temperatura mais baixas.  Nesta situação, é obtido o ciclo básico utilizado nas usinas de liquefação de ar a baixa pressão e em outros dispositivos de liquefação de fluidos.