Apostila Refrigeração e Ar Condicionado

Apostila Refrigeração e Ar Condicionado

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Ø fi

Øfi

Ø fi h standardar de m umidoar de umidoar de kg m kcal q

Por “ar standard” entende-se o ar seco a uma pressão de 760 mmHg a uma temperatura de 21,1ºC. Nestas condições:

v = 0,833 kg

Resfriamento sem Desumidificação ou Resfriamento Seco A Figura 12, abaixo, demonstra o processo de resfriamento seco na carta psicrométrica.

Figura 12 – No Diagrama, o processo de resfriamento seco.

Água gelada com temperatura superior, igual ou pouco menor que a temperatura de orvalho do ar

Figura 13 – Esquema básico do processo.

O calor retirado do ar pelo processo pode ser calculado pelas mesmas expressões dadas no caso anterior.

Na Figura 14, o ar com propriedades termodinâmicas no ponto de estado definido por tBS=25ºC e tBU=20ºC sofre, um processo de aquecimento até a temperatura de 46ºC. Em outro processo, o ar do ponto [1] sofre resfriamento até a temperatura de 20ºC.

Figura 14 – No Diagrama, o processo de aquecimento seco.

Na estão os valores das propriedades do ar no final dos processos de aquecimento e resfriamento assinalados na Figura 14, acima.

Tabela 4 – Propriedades termodinâmicas do ar nos processos de aquecimento e resfriamento seco

Aquecimento SecoResfriamento Seco

Resfriamento com Desumidificação

No resfriamento do ar, quando se atinge a curva de umidade relativa máxima (j = 100%), tem-se o ponto de orvalho. O resfriamento desse ar moverá o ponto de estado sobre a linha de saturação, ocorrendo condensação de parte do vapor d’água presente no ar. Conseqüentemente, a razão de umidade diminuirá.

Tabela 5 – Exemplos de processos de resfriamento com desumidificação

Água com temperatura inferior ao ponto de orvalho do ar

Água pulverizada com temperatura inferior ao ponto de orvalho do ar

Figura 15 – No Diagrama, o processo de resfriamento com desumidificação.

onde:

tD = temperatura média da superfície do trocador de calor.

Supondo que somente uma parte do ar tem contato com a serpentina (superfície fria) e que esta parte segue a trajetória ACD (Figura 15) adquirindo a temperatura média tBSD da serpentina, no trecho CD ocorre a desumidificação. O restante do ar, seguindo um raciocínio simplificado, não entra em contato com a serpentina e, portanto, não sofre transformação alguma. Na saída da serpentina têm-se, então, uma mistura do ar na condição D e do ar na condição A, sendo esta mistura representada pelo ponto B.

A fração de ar que não troca calor com a serpentina é chamada de “ar de bypass”. O calor retirado pela serpentina nesse processo pode ser calculado da seguinte forma:

AAAAl AEAEAs stot hhmq latentecalor xxmhhmq tttmhhmq q vapordegr kcal em água da ão vaporizaçde 595,0

onde:

secoar de kg kcal especifica secoar de kg vaporde gramas h umidoar de kg kcal latente kcal sensivelcalor kcal total entalpiah m calorq q calorqs tot

Fator de Bypass

O Fator de bypass é definido como a relação entre a massa de “ar de bypass” e a massa total de ar que passa pelo trocador de calor, Figura 15.

Este fator depende do n.º de filas, velocidade frontal do ar, etc. O mesmo pode ser demonstrado na Tabela 6 e Tabela 7, abaixo.

Tabela 6 – Fatores de bypass de serpentinas de resfriamento.

· Diâmetro exterior do tubo = 16 mmfonte: [2] tabela 16.5, pág. 610 • 315 aletas onduladas por metro linear

Tabela 7 - Fatores de bypass de serpentinas de resfriamento.

• Diâmetro exterior do tubo = 16 mmfonte: [2] tabela 16.5, pág. 610 • 552 aletas onduladas por metro linear

Fator de Calor Sensível (R) O Fator de Calor Sensível (R) é definido pela relação entre o calor sensível e o calor total:

BA BAtotS h hhq q R onde: - Ponto A - representa as propriedades do ar de bypass

- Ponto D - representa as propriedades do ar desumidificado, com j=100%, em contato direto com a serpentina de resfriamento

- Ponto B - representa as propriedades do ar resultante da mistura de A com D, ar que sai da serpentina de resfriamento

- Ponto A’ – representa a propriedades do ar no ponto B ao ser aquecido, i.e., ao receber apenas calor sensível

- hA é a entalpia do ponto A - hA’ é a entalpia do ponto A’

- hB é a entalpia do ponto B

Figura 16 - Fator de Calor Sensível

O Fator de Calor Sensível é particularmente importante para os cálculos de condicionamento do ar e para a seleção dos equipamentos necessários. O significado físico deste fator será demonstrado de forma mais clara pelo seguinte exemplo.

Exemplo:

Para manter um ambiente a 26ºC e com 50% de umidade relativa é necessário retirar do mesmo 20.0(kcal/h) de calor sensível e 10.0(kcal/h) de calor latente. A temperatura de bulbo seco do ar insuflado no ambiente é fixado arbitrariamente em 20, 15 e 10ºC. Determinar a vazão de ar necessária nos três casos.

Solução:

Podemos chamar tA a temperatura ambiente, igual a 26ºC, e tI a temperatura do ar insuflado neste ambiente. Consideremos, para início do cálculo, tI = 20ºC.

A vazão necessária para absorver um calor sensível de 20.0(kcal/h) pode ser determinado por:

Q m

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