UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

Apresentação em tema: "UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA"— Transcrição da apresentação:

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2 UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
UFBA UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA SISTEMAS TÉRMICOS Marcelo José Pirani

3 TÓPICOS - Introdução - Conceitos Fundamentais
- Ciclos de Refrigeração por Compressão de Vapor

4 Introdução

5 Sistema de Refrigeração por Compressão de Vapor
Dispositivo de Expansão Evaporador Condensador Compressor QC QO WC

6 Dispositivo de Expansão
Evaporador Condensador Compressor Ar Externo Porta

7 Bomba Porta

8 Ventilador Ar Externo

9 Conceitos Fundamentais

10 Definições  Propriedades termodinâmicas  Estado termodinâmico  Processo  Ciclo  Substância Pura  Temperatura de saturação  Líquido Saturado  Líquido Sub-resfriado  Título (x)  Vapor Saturado  Vapor Superaquecido

11 Definições  Propriedades termodinâmicas  Estado termodinâmico
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.  Ciclo É um processo, ou mais especificamente uma série de processos, onde o estado inicial e o estado final do sistema (substância) coincidem.

12 Definições P  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 P RECIPIENTE Líquido

13 Definições Estados de uma Substância Pura

14 Definições  Substância Pura  Temperatura de saturação  Líquido Saturado  Líquido Sub-resfriado  Título (x)  Vapor Saturado  Vapor Superaquecido

15 Propriedades Termodinâmicas de uma Substância  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: -Energia cinética interna  relacionada à velocidade das moléculas; -Energia potencial interna  relacionada às forças de atração entre as moléculas.  Entalpia (h)  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.  Volume Específico v = V / m

16 Equações de Estado  Relação matemática que correlaciona:
Pressão , Temperatura e Volume Específico (Sistema em equilíbrio termodinâmico.)  Equação dos Gases Ideais  Refrigerantes compostos de hidrocarbonetos fluorados

17 Tabelas de Propriedades Termodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos

18 Tabelas de Propriedades Termodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos
Na região de Líquido + vapor pode-se determinar as propriedades dos fluidos conhecendo-se o título (x), através das seguintes equações:

19 Tabelas de Propriedades Termodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos

20 Diagramas de MOLLIER para Fluidos Refrigerantes
Título Entropia Temperatura Entalpia Volume específico Pressão

21 Primeira Lei da Termodinâmica
(Princípio da conservação de energia) Sistema Aberto (Volume de controle) Sistema Fechado

22 Primeira Lei da Termodinâmica
Energia Cinética Energia Potencial Entalpia Calor Trabalho

23 Calor Sensível x Calor Latente
Calor Sensível: associado à variação de temperatura cp da água líquida  4,20 kJ/kg.ºC (1,0 kcal/kg.ºC) Calor Latente: associado à mudança de fase Líquido-vapor => Calor latente de vaporização água  kJ/kg (600 kcal/kg) Líquido-Sólido => Calor latente de solidificação água  340 kJ/kg (80 kcal/kg)

24 Transferência de Calor
Meios de Transferência de Calor  Condução  Convecção  Radiação

25 Transferência de Calor por Condução
 Fluxo de calor [W]; k  Condutividade térmica [W/m.K]; A  Área normal ao fluxo de calor [m2]; T  Diferença de temperatura [K]; x  Espessura da placa [m]

26 Transferência de Calor por Condução em Cilindros
 Fluxo de calor [W]; k  Condutividade térmica [W/m.K]; L  Comprimento do cilindro [m]; T  Diferença de temperatura [K]; r1  Raio interno do cilindro [m] r2  Raio externo do cilindro [m]

27 Transferência de Calor por Condução
Condutividade Térmica de Alguns Materiais

28 Transferência de Calor por Convecção
 Fluxo de calor [W];   Coeficiente de convecção [W/m2.K]; A  Área normal ao fluxo de calor [m2]; T  Diferença de temperatura [K]; Coeficiente de convecção entre o ar e a parede em câmaras frigoríficas  Ar externo  = 29,0 W/m2.K (25 kcal/h.m2.C),  Ar interno  varia entre 8,15 e 17,45 W/m2.K (7 a 15 kcal/h.m2.C)

29 Transferência de Calor por Radiação
A transferência de calor se dá por deslocamento de Fótons de uma superfície a outra Ao atingir esta superfície esses Fótons podem ser absorvidos, refletidos ou transmitidos Função: - Temperatura absoluta dos corpos - Emissividade de cada corpo - Área - Fator de forma Absorvida a Transmitida t Refletida r Emissividade e

30 Transferência de Calor por Radiação
 Fluxo de calor do corpo 1 para o corpo 2 [W];   Constante de Stefan-Boltzman (5,669 x 10-8 W/m2.K4) A  Área superficial do corpo 1 [m2]; T1  Temperatura do corpo 1 [K]; T2  Temperatura do corpo 2 [K]; FA  Fator de forma que leva em conta a posição das superfícies; FE  Fator de emissividade que leva em conta as características ópticas como emissividade, absortância, transmissividade e refletividade;

31 Fator de Forma – FA A radiação deixa a superfície em todas as direções Características geométricas, como: Forma Distância Posicionamento determinam a parcela do total irradiado que incide sobre a superfície considerada

32 Fator de Forma – FA

33 Analogia entre fluxo de calor e fluxo elétrico

34 Analogia entre fluxo de calor e fluxo elétrico

35 Resistência Térmica Global (RG)

36 Coeficiente Global de Transferência de Calor (UG)

37 Diferença de Temperatura Média Logarítmica
Trocador de calor de correntes paralelas

38 Diferença de temperatura média logarítmica
Trocador de calor de contracorrentes

39 Ciclos de Refrigeração por Compressão de Vapor

40 Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor

41 Ciclo Teórico de Refrigeração por Compressão de Vapor

42 Ciclo Real de Refrigeração por Compressão de Vapor

43 Balanço de Energia para o Ciclo
Aplicação da Primeira lei da Termodinâmica para cada Componente do Sistema

44 Balanço de Energia para o Ciclo
Evaporador

45 Balanço de Energia para o Ciclo
Compressor

46 Balanço de Energia para o Ciclo
Condensador

47 Balanço de Energia para o Ciclo
Dispositivo de Expansão

48 Balanço de Energia para o Ciclo
RESUMO: Evaporador Compressor Condensador Dispositivo de Expansão.....

49 Coeficiente de Performance do Ciclo - COP
Evaporador Compressor Condensador Dispositivo de Expansão.....

50 Bomba de Calor - COPB

51 Parâmetros que Influenciam no COP do Ciclo de Refrigeração
 Influência da Temperatura de Vaporização  Influência da Temperatura de Condensação  Influência do Subresfriamento  Influência do Superaquecimento Útil

52 Influência da Temperatura de Vaporização

53 Influência da Temperatura de Vaporização
Tc = 40o C

54 Influência da Temperatura de Condensação

55 Influência da Temperatura de Condensação

56 Influência do Subresfriamento

57 Influência do Subresfriamento

58 Influência do Superaquecimento Útil

59 Influência do Superaquecimento Útil

60 Trocador de Calor Intermediário