Sistemas de Bombas de Calor

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Sistemas de Bombas de Calor
Bruna Fernandes
Bruno Klier
Fabiana Costa
Mariana Marques
Raissa Gasquel
HISTÓRICO 
•A primeira bomba de calor surgiu na década de 1940, quando Robert C. Webber, um inventor americano, descobriu a idéia de bombeamento de calor através de seu congelador em sua casa. 
•Em 1852, William Thomson (também conhecido como Lord Kelvin), desenvolvido o conceito da bomba de calor. 
A eficiência das bombas ainda foi útil na década de 1970, quando o embargo do petróleo árabe despertou a consciência de conservação e fez a conservação de energia intrigante ainda que os preços da energia foram barato. Naquela época, um professor da Universidade Estadual de Oklahoma, chamado Dr. James Bose, cruzaram com o conceito de bomba de calor em um livro texto de engenharia. Ele usou a idéia da bomba de calor para ajudar um proprietário com a sua piscina.
BOMBAS DE CALOR
A bomba de calor é um sistema termodinâmico capaz de retirar energia na forma de calor de um meio a temperatura inferior, chamado de fonte fria, e de fornecer energia útil, na forma de calor, a um meio de temperatura superior, chamado de fonte quente, à custa de um consumo de energia.
CICLO TERMODINÂMICO DE UMA BOMBA DE CALOR 
CICLO TERMODINÂMICO DE UMA BOMBA DE CALOR 
BOMBA DE CALOR DE AR-AR REVERSÍVEL
BOMBA DE CALOR DE CICLO IDEAL CARNOT
ETAPAS DO CICLO
•4-1 evaporação do refrigerante no evaporador à temperatura da fonte de calor TF;
•1-2 compressão isentrópica no compressor, da pressão de evaporação (p0, pressão de saturação correspondente a TF) à pressão de condensação (pc, pressão de duração correspondente à temperatura de aquecimento TA;
•2-3 condensação no condensador;
•3-4 expansão isentrópica no expansor, da pressão pc à pressão p0;
CICLO FRIGORÍFICO BÁSICO 
ETAPAS DO CICLO
•Nesse ciclo o expansor do ciclo de Carnot é substituído pela válvula de expansão;
•Considera-se a diferença de temperatura para a transferência de calor no evaporador e no condensador (T0<TF, Tc>TA);
•Contém o efeito da válvula de expansão (processo 3-4);
•O vapor aspirado pelo compressor é vapor saturado seco (estado 1);
•O processo no compressor é isentrópico;
FONTES NATURAIS DE ENERGIA 
A água como fonte de calor:
FONTES NATURAIS DE ENERGIA 
Calor geotérmico como fonte de calor:
Calor geotérmico com salmoura
Energia Geotérmica direta
FONTES NATURAIS DE ENERGIA 
Ar como fonte de calor:
APLICAÇÕES
Sistemas de regeneração de calor;
 Aquecimento e refrigeração de espaços;
 Aquecimento e refrigeração de processos industriais;
 Aquecimento de água para lavagem e limpeza
Produção do vapor;
 Secagem e desumidificação;
 Evaporação;
 Destilação;
 Concentração.
Balanço energético
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BOMBAS DE CALOR
Eficiência: A eficiência de uma bomba de calor também pode ser representada por coeficiente de performance (COP).
Ou, 
Pela segunda  lei,                               , e para uma bomba de Carnot, 
EXERCÍCIO
Uma bomba de calor transfere para uma fonte quente 34600J de energia em 1 minuto. Sabe-se que o conjunto motor-compressor tem potência de 0,25cv.
a) Determine o valor do coeficiente de performace da bomba.
b) Quanto de energia foi retirado da fonte fria?
RESOLUÇÃO
QH = 34600 J
dt = 1 min. = 60 s.
P = 0,25cv x 735,5W = 183,875W
W = Pdt = 183,875W x 60s = 11032,5 J
a) COP = QH/W = 34600J / 11032,5J
    COP = 3,14
b) W = QH – QC
      QC = QC – W
      QH = 23567,5
CONCLUSÃO
A bomba de calor viola a 2ª lei da Termodinâmica?
Em uma bomba o coeficiente de rendimento (COP) é maior que 1, pois indica para cada joule transformado em trabalho uma quantidade de energia bombeada para a fonte quente.
A máquina tem como objetivo retirar energia térmica de uma fonte fria e bombear para uma fonte quente;
Bomba de calor: interesse no calor transferido à fonte quente (aquecer);
Refrigerador: interesse no calor retirado da fonte fria (resfriar);
REFERÊNCIAS
1. NEVES, A. A. R. Máquinas térmicas, segunda lei e processos reversíveis e irreversíveis. Disponível em: <http://bc0205.blogspot.com.br/2013/03/aula-10-maquinas-termicas-segunda-lei-e.html>. Último acesso em 28/08/2017.
2. Disponível em: <www.ebah.com.br/content/ABAAAe_0cAK/bombas-calor?part=2>. Último acesso em 28/08/2017.
3. Halasz, Z. J. Avaliação experimental do desempenho de bombas de calor. Disponível em:<http://repositorio.unicamp.br/bitstream/REPOSIP/264592/1/Halasz_JuditZoltan_D.pdf>. Último acesso em : 28/08/2017.
OBRIGADO!!!