Apostila Refrigeração e Ar Condicionado Passo fundo

Apostila Refrigeração e Ar Condicionado Passo fundo

(Parte 1 de 9)

UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO Faculdade de Engenharia e Arquitetura

Refrigeração eRefrigeração eRefrigeração eRefrigeração e
Ar CondicionadoAr CondicionadoAr CondicionadoAr Condicionado

Prof. Eng. MILTON SERPA MENEZES Passo Fundo - RS, março/2010.

SUMÁRIO2
1. APLICAÇÕES DE REFRIGERAÇÃO:5
1.1 Atuação do engenheiro5
1.2 Aplicações da Refrigeração e Ar Condicionado5
1.3 Noções Básicas5
2 PSICROMETRIA :8
2.1 CARTA PSICROMETRICA:8
2.2 LINHA DE SATURAÇÃO:8
2.3 UMIDADE RELATIVA:8
2.4 UMIDADE ABSOLUTA OU ESPECÍFICA:9
2.5 ENTALPIA:10
2.6 VOLUME ESPECÍFICO:10
2.7 TEMPERATURA DO BULBO ÚMIDO :10
2.8 FATOR DE CALOR SENSÍVEL:1
2.9 PROCESSOS:1
3 ISOLAMENTO TÉRMICO:15
3.1 Propriedades15
3.2 Isolantes Comerciais15
3.3 Cálculo da Espessura do Isolamento15
3.4 Isolamento de Equipamentos e Canalizações:16
3.5 Espessura Econômica de Isolamento17
4 CARGA TÉRMICA:18
Carga Térmica de Refrigeração: (Sistemas de Refrigeração - Câmaras Frigoríficas )18
Condicionamento de Ar19
Carga térmica de Aquecimentos:19
4.1 Carga térmica pelo fechamento opaco20
4.2 Carga de condução pelo fechamento transparente (vidro)20
4.3 Carga devido a irradiação solar pelo vidro:20
4.4 Carga térmica devido à pessoas:20
4.5 Carga térmica devido a iluminação:20
4.6 Carga térmica devido aos equipamentos21
4.7 Carga devido ao ar exterior:21
4.8 Carga térmica devido ao produto:21
5 REFRIGERAÇÃO:45
5.1 Refrigerante:45
5.2 Funcionamento :45
5.3 Propriedades dos Refrigerantes:46
5.4 Ciclo Básico e Diagrama Pressão x Entalpia:46
5.5 Parâmetros Mais Importantes:47
5.6 Cíclos frigoríficos com trocadores de calor:49
5.7 Ciclo Real de Compressão a Vapor:50
5.8 Exemplos de sistemas frigoríficos50
6 COMPRESSORES:63
6.1 Tipos de compressores:63
6.2 Compressores Alternativos:63

SUMÁRIO 6.3 Compressores Rotativos ou de Palheta: ..............................................................................67

6.4 Compressores de Parafuso:68
6.5 Compressores Centrífugos:68
6.6 Compressores Scroll:70
7 CONDENSADORES:74
7.1 Capacidade dos Condensadores:74
7.2 Tipos de Condensadores:74
7.3 Coeficiente Médio de Transferência de Calor:76
7.4 Coeficiente Global de Transferência de Calor:7
7.5 Diferença Média Logarítmica de temperatura:7
7.6 Dimensionamento de Condensadores:7
8 EVAPORADORES:79
8.1 Evaporadores de Expansão Direta:79
8.2 Evaporadores de Expansão Indireta:81
8.3 Dimensionamento de um Evaporador:81
8.4 Lavadores de Ar:81
9 DISPOSITIVOS DE EXPANÇÃO :82
9.1 Tubos Capilares:82
9.2 Válvula de Expansão Termostática83
9.3 Válvula Manual85
9.4 Válvula de Expansão Constante ou Automática:85
9.5 Válvulas de Bóia:85
9.6 Válvulas de Expansão Elétrica:86
9.7 Pistões:86
10 REFRIGERANTES:87
10.1 Compostos Halocarbônicos:87
10.2 Compostos Inorgânicos87
10.3 Hidrocarbonetos:87
10.4 Azeotropos:87
10.5 Características Termodinâmicas:8
10.6 Propriedades Físicas e Químicas:8
10.7 Escolha de Refrigerantes:8
10.8 Fluídos Alternativos:89
10.9 Refrigerantes Secundários :90
1 SISTEMAS MULTI PRESSÃO:91
1.1 Separador de Líquidos:91
1.2 Resfriamento Intermediário:91
1.3 Sistema com Um Evaporador e Um Compressor:92
1.4 Sistema com Dois Evaporadores e Um Compressor:92
1.5 Sistema com Dois Compressores e Um Evaporador:93
1.6 Sistema de Dois Compressores e Dois Evaporadores:93
1.7 Ciclo Binário ou em Cascata:94
12 TUBULAÇÕES DE REFRIGERANTE:96
12.1 Movimento do Óleo:96
12.2 Sistema com Compressores com Modulação de Capacidade:97
12.3 Linha de descarga:97
12.4 Linha de líquido:97
12.5 Linha de sucção:98

3 13 TORRES DE ARREFECIMENTO E CONDENSADORES EVAPORATIVOS:...............106

13.1 Torres de Arrefecimento:106
13.2 Condensadores Evaporativos:108
14 OUTROS ELEMENTOS DE REFRIGERAÇÃO:109
15 AR CONDICIONADO:112
15.1 Conforto Térmico:112
15.2 Condições de Projeto:118
15.3 Tratamento do Ar:118
15.4 Sistema de Condicionamento de Ar:118
15.5 Projeto de instalação de ar condicionado:120
15.6 Dados práticos123
16 VENTILAÇÃO:126
16.1 Composição do Ar:126
16.2 Quantidade de Ar Necessário a Ventilação:126
16.3 Tipos de Ventilação:127
16.4 Distribuição do ar em recinto:129
16.5 Perda de carga em dutos:129
16.6 6.6. Dimensionamento dos Dutos:132
16.7 BOCAS DE INSUFLAMENTO:136
16.8 Filtros:142
16.9 Ventiladores145
17 OUTROS SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO:146
17.1 Refrigeração por Absorção:146
17.2 Refrigeração Termoelétrica:152
17.3 Refrigeração por Adsorção:152
18 SISTEMA DE CALEFAÇÃO :153
18.1 Calefação Local:153
18.2 Calefação Central por Meio de Água Quente:154
18.3 Elementos de uma instalação de calefação central por meio de água quente:156
18.4 Circulação da Água :157
18.5 Calefação Central por Meio de Ar Quente:157
18.6 Água Quente para Consumo:157
18.7 Aquecimento Solar de Água:158

4 19 OPERAÇÃO DE SISTEMAS FRIGORÍFICOS: .................................................................159

5 1. APLICAÇÕES DE REFRIGERAÇÃO:

1.1 Atuação do engenheiro

• Pesquisa • Desenvolvimento

• Aplicação de Equipamentos

1.2 Aplicações da Refrigeração e Ar Condicionado

• Ar Condicionado

• Armazenamento e Distribuição de Alimentos • Processamento de Alimentos

• Indústrias Químicas e de Processos

• Outras Aplicações

1.3 Noções Básicas

• Energia - Capacidade de produzir trabalho-Formas de Energia (kgm, J, kcal, BTU)

• Trabalho - É o produto da força pela (distância) deslocamento produzido por esta força.

• Potência - Quantidade de energia utilizada ou um trabalho realizado em um período de tempo. (W, Cv, HP)

• Temperatura - Medida do estado de agitação molecular de um corpo. (intensidade de calor) • Escalas Relativas: Celcius -Fahrehneit

• Escalas Absolutas: No zero absoluto cessa o movimento vibratório molecular e as partículas estão mais próximas.

• Conversão de Unidades: 52739325

• Calor: É uma forma de energia →J →kcal →BTU • Frio: É uma relativa ausência de calor

• Transmissão de calor: O calor sempre flui do corpo mais quente p/ o mais frio.

o Condução: Transmissão de partícula em partícula. o Convecção: Transferência através de um fluido (convecção forçada ou natural) o Radiação: Transferência em forma de ondas.

• Calor Específico: É a energia necessária para elevar em 1 oK (ou oC) a temperatura de 1g de uma substância.

• Entalpia: É uma propriedade das substâncias que indica sua quantidade de calor.

• Entropia: É a medida das trocas de energia de um sistema com o meio. É a medida do grau em que energia de um sistema é imprestável.

• Calor Sensível: Calor que varia a temperatura. • Calor Latente: Calor que varia o estado.

• Medida de calor Sensível e Latente:

Ex.: Cálculo das quantidades de calor necessário para o aquecimento de 1 kg de água a 20 oC até vapor a 150 oC.

Água de 20 a 100 oC→Qs

= 1.1.80 = 80 kcal

Água/Vapor →Ql = 1.(370-101,8) = 268,3 kcal

Vapor a 100 oC até vapor a 150 oC →Qs = 1.0,5.50 = 25 kcal

• Mudança de Estado:

Solidificaçã Sólido Gasoso Líquido

Fusão Evaporação

Liquefação

Sublimação

6 • Curva De Saturação

• Título: É a fração de vapor na mistura líquida + vapor.

• Vazão: Vazão mássica: é a vazão em massa na unidade de tempo. Ex.: kg/s Vazão volumétrica: é a vazão em volume na unidade de tempo. Ex.: m3/s

• Arrefecimento Diminuição da temperatura até a temperatura ambiente.

• Resfriamento Diminuição da temperatura até antes da temperatura de congelamento.

• Congelamento Diminuição da temperatura até abaixo da temperatura de congelamento.

• Tonelada de Refrigeração (TR) Quantidade de calor necessário para transformar uma tonelada de gelo a 0 ºC em água a 0 ºC.

• Densidade e Volume Específico: A densidade de um Fluido é a massa que ocupa uma unidade de volume. O volume específico é o volume ocupado pela unidade de massa.

• Lei dos Gases Perfeitos: pv=RT

• Mistura de Gases: o Em uma mistura de gases, desde que não haja afinidade química entre os componentes, cada gás segue a própria equação de estado físico, independente da presença dos demais.

o A pressão total de uma mistura de gases é igual a soma das pressões parciais de seus componentes. o Em uma mistura de gases, a soma tanto dos pesos como dos volumes de seus componentes é igual, respectivamente, ao peso e ao volume da mistura.

P = Pressão absoluta (Pa) v = Volume específico (m3/Kg) R = Constante do gás = 287 J/Kg.K para o ar e 462 J/Kg.K para a água

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