Apostila Refrigeração

Apostila Refrigeração

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Umidade Absoluta

Peso de vapor d’água existente por unidade de volume de ar, expressa em gramas por metro cúbico.

Umidade relativa é definido como sendo a relação entre a pressão parcial do vapor d’água na mistura e a pressão de saturação correspondente à temperatura de bulbo seco da mistura.

svP

P =j

Vácuo

Vácuo é o termo que designa ausência de matéria em um espaço. A ciência admite que ainda não é possível produzir vácuo perfeito. Portanto, vácuo em espaço fechado, por exemplo, no interior de um refrigerador, significa que esse espaço tem gases a uma pressão bastante inferior à pressão atmosférica.

A pressão atmosférica, ao nível do mar, vale 1,03 kgf/cm2 ou 14,7 lbf/pol2 ou 1 atm ou 760 m Hg, a 0ºC de temperatura. Assim um espaço fechado cuja pressão seja bastante inferior a 1,03 kgf/cm2 ou 760mm Hg será considerado vácuo. Para o sistema de refrigeração, onde normalmente a pressão de vácuo deve ter valor muito inferior a 1mm Hg, adota-se a unidade militorr (mmTorr), equivalente a 0,001mm Hg ou 103 Torr.

Esse valor não pode ser medido com manômetros comuns. Nas pressões com valores abaixo de 1 Torr usam-se medidores eletrônicos de vácuo, que indicam pressões abaixo de 50 mmTorr.

Vacuômetro

É um instrumento utilizado para medir vácuo. O vacuômetro utilizado em refrigeração é o eletrônico.

Para que você possa ler essa escala, vamos relembrar o que você aprendeu sobre potenciação.

Um número elevado a um expoente deve ser multiplicado por si mesmo tantas vezes quanto o valor do expoente indicar.

Portanto, o número 10 elevado ao expoente 2 é igual a 100. Esta é chamada potência positiva.

Quando o expoente é negativo, a potência não deve multiplicar e sim dividir; logo, a potência será uma fração.

Portanto, o número 10 elevado ao expoente -1 é igual a 0,1. Esta é chamada potência negativa.

A escala do vacuômetro pode ser dada em Torr; a leitura pode se transformar em mmHg. Sabemos que 1 mmHg é igual a 103 miliTorr ou 1 Torr.

A leitura da escala é feita da direita para esquerda; essa escala inicia com o valor 100, que corresponde a 1mmHg ou 1 Torr ou 103 miliTorr. Deve-se ler o número indicado pelo ponteiro e multiplicá-lo pela potência negativa à esquerda desse número.

Na Figura 8, o ponteiro indica o número 2 e, logo em seguida, à esquerda, a potência 10-2; portanto,

como 1 Torr = 1000 miliTorr, então 0,02 Torr = X

Torr

TorrxmTorr X

X = 20 mTorr

Torr mTorrxTorr X

X= 1 mTorr

Vapor Superaquecido

Quando o vapor está a uma temperatura maior que a temperatura de saturação, o mesmo é chamado de Vapor Superaquecido. A pressão e a temperatura do vapor superaquecido são propriedades independentes, pois a temperatura pode ser aumentada mantendo-se uma pressão constante. Em verdade, as substância que chamamos de gases são vapores altamente superaquecidos.

A Figura 9 retrata a terminologia explicada anteriormente.

Vapor Saturado

Se uma substância existe como vapor na temperatura de saturação, esta é chamada de vapor saturado. Neste caso o Título é igual a 1 (X=1) ou 100% pois a massa total

(mT) é igual a massa de vapor (mV). Freqüentemente usa-se o termo “Vapor Saturado Seco” para esta situação.

Volátil

Facilmente evaporável. Esta é uma propriedade essencial de todos os refrigerantes de compressão

Diagramas de Mollier

As propriedades termodinâmicas de uma substância são freqüentemente apresentadas, além de tabelas, em diagramas que podem ter por ordenada e abcissa, temperatura e entropia, entalpia e entropia ou pressão absoluta e entropia respectivamente.

O diagrama tendo como ordenada pressão absoluta (p) e como abcissa a entalpia (h) é mais freqüente nos fluídos frigoríficos porque nestas coordenadas é mais adequado à representação do ciclo termodinâmico de refrigeração. Estes diagramas são conhecidos por DIAGRAMA DE MOLLIER. A Figura 10 mostra os elementos essenciais dos diagramas, pressão-entalpia (p-h) para o refrigerante 2. As características gerais de tais diagramas são as mesmas para todas as substâncias puras.

Esses diagramas são úteis tanto como meio de apresentar a relação entre as propriedades termodinâmicas como porque possibilitam a visualização dos processos que ocorrem em cada parte do sistema. Assim, no estudo de um ciclo frigorífico, usaremos o diagrama de Mollier para mostrar o que ocorre em cada componente do sistema frigorífico (compressor, condensador, válvula e evaporador). Representamos também sobre o diagrama de Mollier o ciclo completo de refrigeração.

No diagrama de Mollier, podemos destacar três regiões características, que são:

a) a região à esquerda linha de líquido saturado (X=0) chamada de região de líquido sub-resfriado.

b) a região compreendida entre as linhas de líquido saturado (X=0) e vapor saturado (X=1), chamada de região de vapor úmido ou região de líquido mais vapor.

c) a região à direita da linha de vapor saturado (X=1), chamada de região de vapor superaquecido.

Para determinar as propriedades termodinâmicas de um estado nas condições saturadas, basta conhecer uma propriedade e o estado estará definido. Para as regiões de líquido sub-resfriado e vapor superaquecido precisamos conhecer duas propriedades para definir um estado termodinâmico.

Ciclo de Refrigeração

Pode-se chamar de Ciclo de Refrigeração, uma situação onde, em circuito fechado, o gás refrigerante, transformando-se sucessivamente em líquido e vapor, possa absorver calor a baixa temperatura e pressão pela sua evaporação e rejeitar calor a alta temperatura e pressão pela condensação.

Na prática, isso é conseguido a partir de quatro elementos fundamentais:

1. o Compressor, que aspira e comprime o vapor refrigerante;

2. o Condensador, onde o vapor refrigerante é condensado, passando ao estado líquido;

3. o Tubo Capilar ou a Válvula de Expansão, que abaixa a pressão do sistema por meio de uma expansão teoricamente isoentálpica e controla o fluxo de refrigerante que chega ao evaporador e

4. o Evaporador, onde o calor latente de vaporização é absorvido e enviado ao compressor, iniciando-se um novo ciclo.

A Figura 1 e a Figura 12 mostram como isso se processa:

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