Ciclo de Refrigeração

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Refrigeração Industrial 
 
 
O ciclo de refrigeração ou ciclo frigorífico O ciclo de refrigeração é um 
processo que utiliza a física da transferência de calor de mudança 
de fase e as propriedades únicas de um líquido refrigerante para 
transferir calor de uma fonte relativamente fria para um meio 
quente. que define o funcionamento das máquinas frigoríficas 
 
Ciclo de Refrigeração 
1) condensador, 2)válvula de expansão, 
3)evaporador, 4) compressor 
http://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_frigor%C3%ADfica
http://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_frigor%C3%ADfica
http://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_frigor%C3%ADfica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Heatpump.svg
Esquema Simplificado do Ciclo de Refrigeração 
o Compressor, que aspira e 
comprime o vapor refrigerante 
o Condensador, 
onde o vapor 
refrigerante é 
condensado, 
passando ao 
estado líquido 
o Tubo Capilar ou a Válvula de Expansão, que 
abaixa a pressão do sistema por 
meio de uma expansão e controla o fluxo de 
refrigerante que chega ao evaporador 
o Evaporador, 
onde o calor 
latente de 
vaporização é 
absorvido e 
enviado ao 
compressor, 
iniciando-se 
um novo 
ciclo. 
Refrigeração 
O Ciclo de Carnot consiste de duas transformações adiabáticas alternadas com 
duas transformações isotérmicas, sendo que todas elas seriam reversíveis. 
 
Devemos conceber uma máquina térmica onde o gás sofra expansões e 
compressões segundo o Ciclo de Carnot e onde T1 seja a fonte quente e T2 a 
fonte fria 
Ciclo de Carnot 
O ciclo de refrigeração de Carnot opera no sentido inverso. A finalidade do 
ciclo é a extração de calor da fonte de baixa temperatura para um reservatório 
de alta temperatura. Os processos que ocorrem no ciclo são: 
 
1-2 (AB): compressão adiabática 
2-3 (BC): rejeição isotérmica do calor 
3-4 (CD): expansão adiabática 
4-1 (DA): absorção isotérmica do calor 
Digrama Temp. vs Entropia (TS) 
Equações do Calor Rejeitado e Absorvido 
 
A eficiência de uma bomba de calor é representada pelo 
coeficiente de performance (COP), que é dado pela seguinte 
fórmula: 
 
 
 
 
 
 
Onde 
• é o calor liberado para o reservatório quente. 
• é o calor extraído do reservatório frio. 
• é o trabalho realizado no compressor. 
 
Diagrama de Mollier 
O comportamento da temperatura nos diferentes estados – Linhas Isotérmicas 
na região de mistura a temperatura é uma linha horizontal. Deste modo, conhecendo a 
pressão neste estado sabe a sua temperatura. 
Linhas de Volume Específico Constante – Linhas Isocóricas 
Começam na linha de vapor saturado e estendem-se ao longo da região 
de vapor superaquecido. 
Linhas de Entropia Constante - Linhas Isentrópicas 
As linhas de entropia constante, que sobem para a direita na região 
de vapor sobreaquecido, 
Ciclo de Carnot 
Diagrama PH 
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). 
Em compressores alternados (deslocamento linear ou pistão), líquido nas 
paredes de cilindro diminuem a eficácia da lubrificação. Por este motivo e outros, 
o ciclo de refrigeração é modificado de forma que o compressor só trabalhe com 
vapor, é a chamada compressão seca. 
Aproximação do funcionamento ideal do compressor à realidade 
Compressão úmida e seca 
A utilização da válvula de expansão provoca a modificação do ciclo de 
refrigeração. 
Aproximação do funcionamento ideal do dispositivo de expansão à realidade 
válvula de expansão 
Trocador de Calor Intermediário 
O trocador de calor intermediário é interessante em situações onde o vapor aspirado pelo 
compressor deva ser superaquecido para evitar a entrada de líquido no compressor. Outra 
razão de ordem prática para o uso do trocador de calor é o subresfriamento do líquido vindo 
do condensador com o fim de evitar formação de bolhas de vapor de refrigerante, que 
poderiam dificultar o escoamento pela válvula de expansão. 
Refrigerantes 
Fluido que absorve calor de uma substância do ambiente a ser resfriado. 
Não há um fluido refrigerante que reúna todas as propriedades 
desejáveis, de modo que, um refrigerante considerado bom para ser 
aplicado em determinado tipo de instalação frigorífica nem sempre é 
recomendado para ser utilizado em outra. O bom refrigerante é aquele 
que reúne o maior número possível de boas qualidades, relativamente a 
um determinado fim. 
 
As principais propriedades de um bom refrigerante são: 
Refrigerantes Freon 
 
Os produtos FREON são compostos orgânicos que contêm um ou mais 
átomos de carbono e flúor. Átomos de cloro, bromo e hidrogênio 
também podem estar presentes. Entre suas principais características 
estão a não-inflamabilidade, baixa toxicidade, excelente estabilidade 
térmica e química, alta densidade associada ao baixo ponto de 
ebulição, baixa viscosidade e baixa tensão superficial. 
Capacidade Frigorífica do Ciclo 
 
A capacidade frigorífica (Q0) é a quantidade de calor por unidade de tempo 
retirada do meio que se quer resfriar (produto) através do evaporador do 
sistema frigorífico. Q0 (kcal/h) é a capacidade frigorífica do ciclo operando com 
temperatura Tc e T0 em para mf em kg/h e entalpia específica h1 e h4 em kcal/kg. 
 
Assim o condensador a ser especificado para o sistema de refrigeração deve 
ser capaz de rejeitar o fluxo de calor dado pela equação: 
Capacidade Frigorífica do Ciclo - Condensador 
Potência Teórica do Compressor 
Coeficiente de Eficácia do Ciclo (β/ COP) 
 
O coeficiente de eficácia (β ou COP) é um parâmetro importante na 
análise das instalações frigoríficas. Embora o coeficiente de eficácia do 
ciclo real seja sempre menor que o do ciclo ideal para as mesmas 
condições de operação. O coeficiente de eficácia é definido como segue: 
O coeficiente de eficácia (β) deve ser sempre maior que 01 (um). Quanto mais próximo 
de 01, pior.