Correção de Prova de Refrigeração

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1
CORREÇÃO CORREÇÃO 
COMENTADA DA 1ª COMENTADA DA 1ª 
PROVA DE TA030PROVA DE TA030
Exercício 1
Calcule a capacidade do compresso CMO-16, operando com 
amônia, para as condições de operação a) –20 ºC+40 ºC e 
∆T = 10 ºC (superaquecimento); b) com ∆tcond = +10 ºC e c)
explique o motivo da alteração da capacidade frigorífica do 
compressor com referência a um ciclo saturado.
2
T0 (ºC) -40 -10 0
P0 (bar) 0,72 2,9 4,3
Tc (ºC) -10 35 35
Pc (bar) 2,9 13,5 13,5
Vsuc (m3/kg) 1,55 0,42 0,29
Delta H0 (kJ/kg) 1250 1090 1100
m (kg/h) 53,4 236,5 379,6
V (m3/h) 83,5 99,3 110
R 4,03 4,66 3,14 0
lambda 0,61 0,73 0,81 1
y = -0,0711x + 0,9979
R2 = 0,8067
y = -0,0583x + 0,9983
R2 = 0,9989
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
R
la
m
bd
a
Descartando
–40ºC/-10ºC
Todos
3
A) Correção da capacidade frigorífica
h 
[kcal/kg
]
ln
P 
ln 
Pcond 
ln 
Pev 
A D
B C
∆∆∆∆h
o
Obs.: Condições Saturadas
a)
( ) ]/[000.61100 hkcalQ FABRICANTE =−
T0 = -10°°°°C ; TCOND= 35°°°°C; 
Q0 = 61.600 kcal/h
42,0=λ
16,85,159,10 === RbarPbarP c
kgmV
kgkJH
suc /622,0
/050.1ˆ
3
0
=
=∆
T0 = -20°°°°C ; TCOND= 40°°°°C; 
Q0 = ? kcal/h
'
0
'
0
'
'
0
'
0
0 000.61
42,0.1050.42,0
622,0.1090.73,0
ˆˆ
ˆˆ
QVH
VH
Q
Q
suc
suc
==
∆
∆
=
λ
λ hkcalQ /050.23'0 =
Saturado
A) Correção da capacidade frigorífica
Obs.: Condições Saturadas ou ....:
Superaquecimento: 10 C
a)
( ) ]/[000.61100 hkcalQ FABRICANTE =−
T0 = -10°°°°C ; TCOND= 35°°°°C; 
Q0 = 61.600 kcal/h
42,0=λ
16,85,159,10 === RbarPbarP c
kgmV
kgkJH
suc /651,0
/050.1ˆ
3
0
=
=∆
T0 = -20°°°°C ; TCOND= 40°°°°C; superaquecimento na 
sucção = 10ºC (não é útil!) Q0 = ? kcal/h
'
0
'
0
'
'
0
'
0
0 000.61
42,0.1050.42,0
651,0.1090.73,0
ˆˆ
ˆˆ
QVH
VH
Q
Q
suc
suc
==
∆
∆
=
λ
λ hkcalQ /030.22'0 =
Com superaquecimento
h 
[kcal/kg
]
ln
P 
ln 
Pcond 
ln 
Pev 
A D
B C
∆∆∆∆h
o
C’
4
B) Correção da capacidade frigorífica
Obs.: Com condensação = + 10ºC
a)
( ) ]/[000.61100 hkcalQ FABRICANTE =−
T0 = -10°°°°C ; TCOND= 35°°°°C; 
Q0 = 61.600 kcal/h
24,0=λ
7,103,209,10 === RbarPbarP c
kgmV
kgkJH
suc /622,0
/000.1ˆ
3
0
=
=∆
T0 = -20°°°°C ; TCOND= 50°°°°C; 
Q0 = ? kcal/h
'
0
'
0
'
'
0
'
0
0 000.61
42,0.1000.24,0
622,0.1090.73,0
ˆˆ
ˆˆ
QVH
VH
Q
Q
suc
suc
==
∆
∆
=
λ
λ hkcalQ /545.12'0 =
Com condensação = +10ºC
h 
[kcal/kg
]
ln
P 
ln 
Pcond 
ln 
Pev 
A D
B C
∆∆∆∆h
o
D’
A’
B’
Superaquecimento: o vapor passa de uma condição saturada 
para outra superaquecida, alterando seu volume específico 
para um valor superior
C) Por que altera capacidade frigorífica
T
VP ˆ
'
0
'
0
'
'
0
'
0
0 000.61
42,0.1050.42,0
622,0.1090.73,0
ˆˆ
ˆˆ
QVH
VH
Q
Q
suc
suc
==
∆
∆
=
λ
λ
'
0
'
0
'
'
0
'
0
0 000.61
42,0.1050.42,0
651,0.1090.73,0
ˆˆ
ˆˆ
QVH
VH
Q
Q
suc
suc
==
∆
∆
=
λ
λ
'
0
'
0
'
'
0
'
0
0 000.61
42,0.1000.24,0
622,0.1090.73,0
ˆˆ
ˆˆ
QVH
VH
Q
Q
suc
suc
==
∆
∆
=
λ
λ Com condensação 
= +10ºC
Com 
superaquecimento
= +10ºC
Saturado
Condensação: altera R e efeito frigorífico
5
•Observou o catálogo corretamente: 5%
•Coletou as informações relativas aos dados do catálogo: 
15%
•Calculou R e Lambda: 20%
•Fez o gráfico lambda x R: 10%
•Explicou se eliminou algum ponto e porque: 5%
•Corrigiu para –10/+40 saturado: 10%
•Corrigiu para –10/+40 superaquecido: 10%
•Corrigiu para –10/+50: 10%
•Explicou o motivo da alteração: 15%
Critérios
Exercício 2
Explique o fundamento do critério de centralização de 
sistemas de refrigeração
Será sistema central se: ]º20[.20,0]º0[ 2_2_01_1_0 CTQCTQ evev −=≤=
Escolhendo a amônia como refrigerante, pode-se verificar 
que:
kgmV
kgmV
C
C
/62,0ˆ
/29,0ˆ
3
º20
3
º0
=
=
−
−
Logo, existe uma grande variação no 
volume específico do refrigerante na 
sucção. Quanto maior o volume específi-
co, menor será a quantidade de massa efetiva comprimida. 
Como para qualquer sistema a compressão iniciada à maior 
temperatura é mais interessante do ponto de vista da 
eficiência volumétrica, só compensa juntar as aplicações à 
alta Tev em um sistema central com as outras à baixa Tev se 
a carga térmica da baixa for pelo menos 5 vezes superior à 
caraga térmica da alta. 
6
Embora tenha um maior consumo de energia, 
devido a elevação do volume específico, 
ainda vale a pena centralizar pelo menor 
investimento fixo, sendo que o compressor 
do sistema centralizado deva ter maior 
capacidade
h 
[kcal/kg]
ln P 
ln Pcond 
ln Pev 
∆∆∆∆ho ∆∆∆∆hcomp
∆∆∆∆hcomp TEValta < ∆∆∆∆hcomp 
TEVcentral 
Exercício 3
Prove matematicamente que o total da potência útil de 
compressão é menor para um sistema de duplo estágio do 
que para um sistema de simples estágio. 
1. Estimar as condições
T0 = -30°°°°C ; TCOND= 40°°°°C; Q0 = 100.000 kcal/h
RI fechado com subresfriamento = 10ºC
DC
ABQ
0
QC
OM
P
Comp.
V
.
E
.
Co
nd
.
Ev
ap.
T
f
T
i
COMP
. 
ALTA
COMP. 
BAIXA
P
I
1
5
4 3 2 1
6
7
4 8
7
Continuação
a) Calcular R
!8136,152,10 okRbarPbarP c >===
kgkJH
kgkJH
comp /400ˆ
/040.1ˆ 0
=∆
=∆
kWQ
HmQ
hkgm
m
HmQ
comp
compcomp
45
ˆ
.
/402
18,4
040.1.000.100
ˆ
. 00
=
∆=
=
=
∆=
&
&
&
&
b) Calcular PI
CTbarPPP ici º03,4.0 ===
c) Simples estágio
Continuação
d) Duplo estágio
kgkJH
kgkJH
kgkJH
kgkJH
compA
A
compB
B
/190ˆ
/080.1ˆ
/170ˆ
/080.1ˆ
0
0
=∆
=∆
=∆
=∆
kWQ
HmQ
hkgm
m
HmQ
compB
compBBcompB
B
B
BBB
3,18
ˆ
.
/4,387
18,4
080.1.000.100
ˆ
. 00
=
∆=
=
=
∆=
&
&
&
&
Baixa
kWQkWQ
kWQ
mhkgm
H
QQQ
m
compSEcompDE
compA
BA
A
subcompBB
A
4542
37,2
/4,448
ˆ
0
0
=<=
=
>=
∆
++
=
&&
&
Alta (Fazer BE no RI)
8
•Escolheu as condições: 10%
•Explicou o critério para DE: 8%
•Desenhou os ciclos corretamente: 3%
•Informou como achou PI: 8%
•Disse se o RI é fechado ou aberto: 1%
•Calculou corretamente para SE: 20%
•Fez BE para a alta: 15%
•Verificou que mA > mB: 27%
•Calculou QcompA e QcompB e somou: 8%
Critérios
Exercício 4
A eficiência volumétrica (λv) altera com as variações 
(aumento ou diminuição) das temperaturas de evaporação 
(∆Tev=± 10ºC) e condensação (∆Tcond=± 10ºC). Explique.
A eficiência volumétrica é função da razão de compressão e 
da máquina (compressor) que realmente efetua a passagem 
do vapor de uma pressão menor a até uma pressão maior.
VAPORADMISSÃODEPOSSÍVELAVOLUMÉTRICTAXA
VAPORADMISSÃODEAVOLUMÉTRICTAXA
V
...............
.............
=λ
9
COMPRESSORES ALTERNATIVOS / RECÍPROCO :
Vapor de sucção Vapor de descarga
Volume do pistão
Vapor de sucção Vapor de descarga
VOLUME INÚTIL DA CÂMARA DE COMPRESSÃO :
OBS.: 
INUTILDESCARGACOND MPP ⇒↑⇒↑↑ INUTILSUCCAOEVAPOR VPP ⇒↑⇒↓↓
( ) COMPRESSORCAPACIDADETPfTTT SUCSUCSUCSUCEVAP _,, ⇒∆∆=⇒≠ υ
Volume 
INÚTIL
CÂMARA DE COMPRESSÃO