Aula 18

Prévia do material em texto

12 – Ciclos de Refrigeração 
 
 Todos sabemos por experiência própria que o calor flui na direção da 
temperatura menor, ou seja, das regiões com temperatura mais lata para 
aquelas com temperatura mais baixa. O processo de transferência de calor 
ocorre na natureza sem a necessidade de dispositivos. O processo inverso, 
porém, não pode ocorrer por si mesmo. A transferência de calor de uma 
região de temperatura mais baixa para uma região de temperatura mais alta 
exige dispositivos especiais chamados refrigeradores. 
 Os refrigeradores são dispositivos cíclicos e os fluidos de trabalho 
são chamados refrigerantes. 
 
12.1 – Ciclo de Carnot reverso 
 
 O ciclo de Carnot é um ciclo totalmente reversível que consiste em 
dois processos isotérmicos reversíveis e em dois processos isoentrópicos. 
Ele tem a eficiência máxima para determinados limites de temperatura e 
serve como padrão com o qual os ciclos de potência reais podem ser 
comparados. 
 Com esse é um ciclo reversível, todos os quatros processos que 
compreendem o ciclo de Carnot podem ser revertidos. A reversão do ciclo 
também reverte as direções das interações de calor e trabalho. O resultado é 
um ciclo que opera antihorário em um diagrama T-s, o qual é chamado 
ciclo de Carnot reverso. Na Fig. 11 .1 temos a representação esquemática 
de um refrigerador de Carnot e o diagrama T-s do ciclo de Carnot reverso. 
 
 
 
 
Figura 11.1 - Representação esquemática de um refrigerador de Carnot e o diagrama T-
s do ciclo de Carnot reverso 
12.2 – Ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor 
 
 
 
Exemplo 1 
 
 
 
 
12.3 – Ciclo real de refrigeração por compressão a vapor 
 
 
 
 
 
Exemplo 2 
 
 
 
 
12.4 – Ciclos de refrigeração a gás 
 
 No ciclo de refrigeração a gás ( ou a ar), também é conhecido como 
ciclo reverso de Brayton. Uma versão aberta deste ciclo tem sido utilizada 
para o resfriamento de aviões. Na figura abaixo temos um esquema deste 
ciclo. 
 
Figura 11.2 – Ciclo de refrigeração a ar utilizado no resfriamento de aviões 
Exemplo 3 
 
 
 
 
 
12. 5 – Ciclo por absorção de amônia 
 
 O ciclo por absorção de amônia difere do ciclo de compressor de 
vapor na maneira pela qual a compressão é conseguida. No ciclo de 
absorção, o vapor de amônia a baixa pressão é absorvido pela água e a 
solução líquida é bombeada a uma pressão superior por uma bomba de 
líquido a figura a seguir mostra um arranjo esquemático dos elementos 
essenciais deste ciclo. 
 
Figura 11.4 – Ciclo de refrigeração de absorção de amônia 
 
12. 6 – Ciclos combinados de potência e de refrigeração 
 
 Existem situações onde é desejável combinar dois ciclos, tanto os de 
potência como os de refrigeração, em série. Por exemplo: estes ciclos são 
muito utilizados quando a diferença entre as temperaturas máxima e 
mínima do ciclo é grande ou quando se deseja “recuperar” calor num 
processo (o objetivo desta operação é aumentar a eficiência térmica do 
processo). Nas figuras abaixo temos exemplos destes ciclos combinados.