Universidade Federal de Santa Catarina REFRIGERAÇÃO Universidade Federal de Santa Catarina Everton Werlang Róger Mahl Introdução à Engenharia Mecânica 2011.2

O QUE É REFRIGERAÇÃO? Refrigeração é um processo que consiste em retirar de um determinado ambiente uma quantidade de calor, baixando sua temperatura e mantendo-a nessa condição. Mas vale lembrar que refrigeração é diferente de climatização.

PRINCIPAIS PRINCÍPIOS FÍSICOS Calor Temperatura Pressão Calor Latente e Sensível Hidrodinâmica

SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO Refrigeração por Absorção de Vapor Refrigeração Termoelétrica Refrigeração por Compressão Mecânica de Vapor

Refrigeração por absorção de vapor

Refrigeração Termoelétrica

Refrigeração Termoelétrica

REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO MECÂNICA DE VAPOR Partes Constituintes • Compressor • Condensador • Dispositivo de Expansão • Evaporador • Fluido Refrigerante

CONDENSADOR É um trocador de calor que efetua a troca térmica entre o refrigerante e a vizinhança utilizando água ou ar (vizinho). Quando usa o ar para retirar o calor do refrigerante, normalmente o faz usando ventiladores que aumentam a troca térmica (por exemplo – radiador dos automóveis). Quando a água é usada, vários sistemas podem ser utilizados sendo que o mais comum na refrigeração é a torre de resfriamento.

EVAPORADOR É um trocador de calor utilizado para retirar (absorver) calor do ambiente a ser refrigerado. Normalmente é utilizado um radiador com o ar forçado por ventilador. Estando o evaporador muito mais frio que o ambiente, este cede calor, baixando sua temperatura. Por convecção (o ar mais quente sobe e o mais frio desce) o ambiente vai sendo refrigerado.

VÁLVULA DE EXPANÇÃO O mais comum é o tubo capilar Faz com que o fluido refrigerante perca pressão (Princípio de Bernoulli) Controla a quantidade de fluido no evaporador

COMPRESSOR Cria o fluxo do fluido refrigerante ao longo dos componentes, comprimindo-o à alta pressão e temperatura até o condensador.

FLUIDO REFRIGERANTE Sua principal função é absorver o máximo de calor do ambiente a ser refrigerado enquanto se vaporiza Não deve ser ▫ Tóxico ▫ Corrosivo ▫ Inflamável CFC

FLUIDO REFRIGERANTE CFC - São moléculas formadas pelos elementos cloro, flúor e carbono. (Exemplos: R-11, R-12, R-502, etc.). Os CFC’s destroem a camada de ozônio. A camada de ozônio sendo danificada permite que raios ultravioleta (UV) do sol alcancem a superfície da Terra. HCFC - Alguns átomos de cloro são substituídos por hidrogênio (Exemplos: R-22, R-141b, etc.). HFC - Todos os átomos de cloro são substituídos por hidrogênio (Ex: R-134a, R-404A, R-407C, etc.).

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FLUIDO REFRIGERANTE Amônia (NH3): Possui cheiro irritante, é empregado em sistemas de absorção na refrigeração industrial. Gás carbônico (CO2): R-774 É o gás expelido pelos nossos pulmões. Devido a seu ponto de ebulição extremamente baixo, necessita de alta pressão na compressão.

FLUIDO REFRIGERANTE Freon® 12 e 22: É um gás a base de cloro-fluor-carbono (CFC) e que muito se aproxima do refrigerante ideal, porém, agride a camada de ozônio se liberado na atmosfera. O mais utilizado até hoje é o R22 apesar de já existir protocolo internacional (1985 Convenção de Viena e 1987 Protocolo de Montreal – jan/2010 Fim da produção de CFC’s em países como o Brasil) para substituição gradual do Freon® por outros gases menos agressivos à atmosfera, como os HCFC e R404A, R507 e R134A da DuPont.

1,1,1,2-Tetrafluoro-etano, CF3CH2F Dicloro-difluoro-metano, CCl2F2 FLUIDO REFRIGERANTE 376 216 163 Entalpia vaporização a 25 ºC [kJ/kg] 58 107 124 Pressão vapor a 25 ºC [kPa] 600 1370 1470 Densidade a 25 ºC [kg/m3] 3.65 4.07 4.01 Pressão Crítica [MPa] 408 374 388 Temperatura Crítica [K] 261.5 246.6 243.2 Temperatura ebulição [K] 0.058 0.102 0.121 Massa molar [kg/mol] Iso-butano, CH3)3CH 1,1,1,2-Tetrafluoro-etano, CF3CH2F Dicloro-difluoro-metano, CCl2F2 Nome, fórmula R600a R134a R12 Refrigerante

FLUIDO REFRIGERANTE Tvaporização Refrigeração Climatização Congelação Refrigeração por absorção - 30ºC - 40ºC - 46ºC - 33ºC Freon 12 (R12) Freon 22 (R22) Freon 502 (R502) Amoníaco Aplicação Tvaporização Substância

DISCIPLINAS EMC5403 - Transmissão de Calor I – 5ª fase EMC5404 - Transmissão de Calor II – 6ª fase Optativas EMC5437 - Experimentos Básicos em Ciências Térmicos EMC5444 - Projetos de Sistemas Térmicos EMC5412 - Transferência de Calor e Mecânica dos Fluidos Computacional EMC5453 - Projeto em Refrigeração e Ar Condicionado EMC5472 - Refrigeração e Condicionamento de Ar

Alguns Links http://www.youtube.com/watch?v=N331MazVVVY&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=DZoSkf2nKSw&feature=relmfu