Sistemas de Bombas de Calor

Prévia do material em texto

Sistemas de Bombas de Calor
Bruna Fernandes
Bruno Klier
Fabiana Costa
Mariana Marques
Raíssa Gasquel
HISTÓRICO
•A primeira bomba de calor surgiu na década de
1940, quando Robert C. Webber, um inventor
americano, teve a ideia 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.
William Thomson 1
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.
3
CICLO TERMODINÂMICO DE 
UMA BOMBA DE CALOR
4
CICLO TERMODINÂMICO DE 
UMA BOMBA DE CALOR
5
BOMBA DE CALOR DE AR-AR 
REVERSÍVEL
6
BOMBA DE CALOR DE CICLO 
IDEAL CARNOT
7
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 p.
8
CICLO FRIGORÍFICO BÁSICO
9
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.
10
FONTES NATURAIS DE 
ENERGIA 
11
FONTES NATURAIS DE 
ENERGIA 
• A água como fonte de calor:
12
FONTES NATURAIS DE 
ENERGIA 
• Solo como fonte de calor:
Calor geotérmico 
vertical
Energia geotérmica 
horizontal
13
FONTES NATURAIS DE 
ENERGIA 
• Ar como fonte de calor:
14
15
16
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.
17
BALANÇO ENERGÉTICO
18
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO 
DE BOMBAS DE CALOR
Eficiência: A eficiência de uma bomba de calor também
pode ser representada por coeficiente de performance
(COP).
Pela segunda lei e para uma bomba de Carnot:
19
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO 
DE BOMBAS DE CALOR
Quanto maior for o COP mais eficiente é a bomba.
20
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 desempenho da
bomba.
b) Quanto de energia foi retirado da fonte fria?
21
RESOLUÇÃO
QH = 34600 J
dt = 1 min. = 60 s.
P = 0,25cv x 735,5W 
P = 183,875W
W = Pdt = 183,875W x 60s
W = 11032,5 J
a) COP = QH/W = 34600J/11032,5J
COP = 3,14
b) W = QH – QC
QC = QH – W
QC = 23567,5 J
22
CONCLUSÃO
• A bomba de calor não 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 bomba 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).
23
REFERÊNCIAS
• GUDENERGY. Bomba de Calor. Disponível em:
<www.gudenergy.pt/bomba-de-calor>. Último acesso em: 30/08/2017.
• SILVA, J. Esquema de principio e explicação do funcionamento de
uma bomba de calor ar água e também geotérmica. Disponível em:
<http://dicasesquemas.blogspot.com.br/2012/11/esquema-de-principio-
e-explicacao-do.html>. Último acesso em: 30/08/2017.
• 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: 24/08/2017.
• 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.
• COSTA, C. Bombas de calor. Disponível em:
<www.ebah.com.br/content/ ABAAAe_0cAK/bombas-calor?part=2>.
Último acesso em 28/08/2017.
OBRIGADO!