Apostila Refrigeração e Ar Condicionado

Apostila Refrigeração e Ar Condicionado

(Parte 3 de 10)

Para fins práticos:

CpA = 0,24

Ckgkcal ° no campo de aplicação de ar condicionado:

Ckg kcal

Pressão Atmosférica

A temperatura e a pressão barométrica do ar atmosférico varia consideravelmente tanto com a altitude como com as condições climáticas e geográficas do local. A atmosfera padrão é uma referência para estimar as propriedades do ar úmido a várias altitudes. Ao nível do mar, a temperatura e a pressão padrão é de 15ºC e 101,325kPa, respectivamente[7].

Assume-se que a temperatura decresce linearmente com o aumento da altitude por toda a troposfera (baixa atmosfera) e é constante em distâncias menores da estratosfera. A baixa atmosfera é assumida como ar seco, portando-se como um gás perfeito. A gravidade é também assumida constante e com um valor padrão de 9.806 65(m²/s).

A pressão atmosférica é calculada pela equação:

Tabela 3 – Dados para Atmosfera Padrão para altitudes de até 10.000m

Altitude (m) Temperatura

Pressão (kPa) Pressão

(kgf/cm²)

1 (kPa) = 1,02.10-2 (kgf/cm²)

Diagrama Psicrométrico

As propriedades termodinâmicas da mistura ar seco – vapor d’água que constituem o ar atmosférico podem ser convenientemente apresentadas em forma de diagramas, denominados Diagramas Psicrométricos (Cartas Psicrométricas). Estes são construídos para determinada pressão atmosférica, embora, às vezes, hajam curvas de correção disponível para outras pressões.

Há diferentes diagramas psicrométricos em uso. Os gráficos diferem com respeito à pressão barométrica, faixa de temperaturas, número de propriedades incluídas, escolha das coordenadas e temperatura de referência para a entalpia. O mais usado nas Américas é o Diagrama de Carrier (Figura 4), aquele em que a razão de umidade e/ou a pressão de vapor (que é uma das coordenadas) são traçadas “versus” temperatura de bulbo seco juntamente com uma outra coordenada oblíqua, a entalpia. Na Europa, entretanto, tem sido usado o Diagrama de Mollier (Figura 5), com a razão de umidade e entalpia como coordenadas.

Diagrama de Carrier P = 760 m de Hg h = entalpia v = volume específico t = temperatura

j = umidade relativa x = razão de umidade

Diagrama de Mollier P = 760 m de Hg h = entalpia v = volume específico t = temperatura

j = umidade relativa x = razão de umidade

12 Figura 4 – Carta Psicrométrica Carrier

13 Figura 5 – Carta Psicrométrica de Mollier

Na Figura 6 são mostradas, de forma esquemática, as linhas que representam as propriedades termodinâmicas do ar úmido no diagrama psicrométrico.

Figura 6 – Diagramas representando as linhas das propriedades do ar

Determinação das Propriedades do Ar

Supondo-se, para efeito de exemplo, que as temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido de um determinado ambiente, 25ºC e 21ºC respectivamente, tenham sido determinadas por meio de um psicrômetro, pode-se obter de uma carta psicrométrica as principais propriedades do ar úmido.

Seja a carta psicrométrica mostrada na Figura 4, Carta Psicrométrica de Carrier, tendo as duas temperaturas acha-se o ponto de interseção das linhas, Figura 7. Seguindo a metodologia de leitura da carta psicrométrica, Figura 6, obtém-se os seguintes valores para as mesmas:

Ponto de EstadotBS (ºC)tBU (ºC)t0 (ºC)j (%)v (m³/kg)x (kg/kg ar)h (lccal/kg) Valores 25 21 19,1 70 0,86 0,014 18,8

15 Figura 7 – Propriedades do Ar Úmido em uma condição específica

Processos Psicrométricos

São 06 os processos psicrométricos, a saber:

Mistura Adiabática de duas quantidades de Ar Úmido

A mistura de duas correntes de ar é um processo muito comum em ar condicionado. É muitas vezes utilizado para se obter o ar nas características aceitáveis para um ambiente, i.e., mistura-se uma parte do ar interno (retorno do ambiente), com uma parte de ar externo (higienização). Como o ar interno, de retorno, normalmente está mais próximo das características desejadas para o ambiente, a mistura possibilita uma economia de energia.

A Figura 8 mostra a mistura de Am&de ar no estado A com Bm& de ar no estado B. A mistura resultante encontra-se no estado C, mostrado na Carta Psicrométrica na Figura 9.

Figura 8 – Mistura de correntes de ar Sendo:

xA, xB, xC = razão de umidade em A, B, C (kg/kg). hA, hB, hC = entalpia específica respectivamente de A, B, C (kcal/kg).

As equações fundamentais a serem aplicadas no processo são:

Pela Continuidade î

CBA xmxmxm

Pela Conservação da Energia:

CBA hmhmhm &&& =+ x xm -

Figura 9 – No Diagrama, a mistura de correntes de ar.

Observa-se que a entalpia final é a média ponderada das entalpias das correntes que se misturam, o mesmo ocorrendo com a razão de umidade (umidade absoluta final) em relação às umidades absolutas das correntes de ar que se misturam. Uma aproximação freqüentemente utilizada é a de que a temperatura resultante é a média ponderadas das temperaturas das correntes de entrada.

Sendo adotada esta aproximação, é possível localizar o estado final da corrente de ar na carta psicrométrica sobre o segmento que une os pontos representativos dos estados das correntes de entrada.

Aquecimento Sensível ou Aquecimento Seco

Quando se fornece energia ao ar, a temperatura aumenta, mas a razão de umidade permanece constante, pois não há aumento nem diminuição na quantidade de massa da mistura (ar seco–vapor d’água). Assim, o processo de aquecimento sensível (aumento de temperatura somente) é representado no gráfico por linhas horizontais, paralelas à abscissa, a partir do ponto de estado em que se encontra o ar, Figura 10.

Figura 10 – No Diagrama, o processo de aquecimento seco.

Água quente, água de resfriamento do Condensador Figura 1 – Esquema básico do processo.

O calor entregue ao ar para que o processo ocorra pode ser calculado pelas seguintes expressões:

ttQ hhmQ ttmQ ttxttmQ onde:

(Parte 3 de 10)

Comentários