Aula01Introducao a Refrigeracao e Ciclo de Refrigeracao 20170307135231

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Refrigeração e 
Conforto Ambiental
AULA O1
Prof. Cristiano Henrique Gonçalves de Brito
Sumário
• Introdução a Refrigeração
 Conceitos básicos
 Propriedades termodinâmicas
 Processos termodinâmicos
 Equações de conservação
• Ciclo de Refrigeração
 Ciclo de Refrigeração de Carnot
 Ciclo Padrão de Compressão a Vapor
 Ciclo Real de Compressão a Vapor
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Introdução
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Refrigeração e Conforto Ambiental
Termo
M.F.
T.C.
M.F.: Mecânica dos Fluidos
T.C.: Transferência de Calor
Termo.: Termodinâmica
Propriedades Termodinâmicas
• Temperatura: indica o estado térmico de uma substância
e seu potencial de transferir energia térmica.
T(K) = T(°C) + 273,15
• Pressão: força normal por unidade de área da superfície
sobre a qual a força atua.
Pman = Pabs – Patm
Patm =101,3 kPa
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Propriedades Termodinâmicas
• Massa específica e volume específico:
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
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



 v
m
v
m
• Calor específico: energia necessária para elevar em 1K a
temperatura de uma massa unitária de um fluido
 cp: calor específico à pressão constante
 cv: calor específico a volume constante
 
 
 







água devapor 1,88
líquida água4,19
secoar 0,1
KkgkJ
KkgkJ
KkgkJ
cp
Propriedades Termodinâmicas
• Entalpia: combinação de duas propriedades, a energia
interna e o trabalho de vapor.
h = u + pv
• Entropia: propriedade associada à 2ª Lei da
Termodinâmica.
 Compressão ou expansão sem atrito de um gás ou
vapor, sem troca de calor é um processo isoentrópico.
 Neste processo, a variação de entalpia representa o
trabalho específico de compressão ou expansão.
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Diagramas do tipo Pressão
vs. Entalpia, Temperatura
vs. Entropia e outros
facilitam a determinação
dos estados do fluido de
trabalho e a análise dos
ciclos. gf
g
fg
f
mm
m
YY
YY
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


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Propriedades Termodinâmicas
• A Lei dos Gases Ideais
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RTpv 
- p: pressão absoluta, Pa
- v: volume específico, m³/kg
- R: constante do gás
- T: temperatura absoluta, K
Processos Termodinâmicos
PROPRIEDADE
• Característica
macroscópica de
um sistema.
• Exetensiva:
massa, volume,
energia, etc.
• Intensiva: pressão,
temperatura,
massa específica,
etc.
ESTADO
• Condição do 
sistema como 
descrito por suas 
propriedades.
• 2 propriedades 
termodinâmicas 
intensivas 
determinam um 
estado
PROCESSO
• Transformação 
de um estado a 
outro.
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Equações Básicas
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


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
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

 seC
gz
V
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V
hm
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dE
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Equação de conservação da massa
Equação de conservação da energia
Ciclos Termodinâmicos
Estado
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Ciclos Termodinâmicos
Ciclo de Potência
Ciclo de Refrigeração
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Ciclo de Refrigeração de Carnot
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1-2: Aquecimento isotérmico
2-3: Compressão adiabático
3-4: Rejeição isotérmica
4-1: Expansão adiabática
Ciclo de Refrigeração de Carnot
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Trabalho
líquido
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Q
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COP 





líquido trabalho
útil ãorefrigeraç
CH
C
máx
TT
T
COP
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Coeficiente de Performance
no Ciclo de Carnot
Ciclo de Refrigeração por 
Compressão de Vapor
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CICLO IDEAL DE COMPRESSÃO
DE VAPOR
1-2: Compressão isoentrópica
2-3: Rejeição de calor isobárica
3-4: Estrangulamento até mistura
de duas fases líquido-vapor
4-1: Absorção de calor isobárica
Ciclo de Refrigeração por 
Compressão de Vapor
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Ciclo de Refrigeração por 
Compressão de Vapor
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• Avaliação do trabalho e das transferências de calor principais:  41 hhmQe  
capacidadefrigorífica [TR: tonelada de refrigeração] min211TR1 kJ 12 hhmWc    32 hhmQs  trabalho de compressão
rejeição de calor
34 hh 
expansão
Exercício 1
• Um ciclo de refrigeração de Carnot que opera em regime permanente
utiliza o Refrigerante 22 como fluido de trabalho. O refrigerante
entra no condensador como vapor saturado a 32 °C e sai como líquido
saturado. O evaporador opera a 0°C. Qual é o coeficiente de
desempenho do ciclo? Qual a capacidade frigorifíca? Determine, em
kJ/kg de refrigerante,
a) a potência de acionamento do compressor.
b) o trabalho desenvolvido pela turbina.
c) o calor transferido ao refrigerante que escoa pelo evaporador.
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Exercício 2
• Refrigerante 134ª é utilizado como fluido de trabalho em um ciclo de
refrigeração por compressão de vapor ideal que opera em regime
permanente. O refrigerante entra no compressor a 1,4 bar e 12°C, e a
pressão no condensador é de 9 bar. O líquido que sai do condensador
está a 32°C. A vazão mássica do refrigerante é 7 kg/min. Determine
a) a potência de acionamento do compressor, em kW.
b) a capacidade frigorífica, em TR.
c) o coeficiente de desempenho.
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