Sistemas de Refigeração

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OPERAÇÕES UNITÁRIAS –
Sistemas Térmicos – UNIFACS
ENGENHARIA QUÍMICA 2018.1
SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO
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condensador
QC = calor absorvido
Wt
caldeira
turbina
T1
T2
Wb
bomba
QCD = calor rejeitado
CICLOS TÉRMICOS REAIS
CENTRAL TERMELÉTRICA:
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Turbina a vapor : Potência
)hh(mW etstett 

Condensador: Fluxo de calor
)hh(mQ ecdscdecdcd 

CENTRAL TERMELÉTRICA: Equacionamento
CICLOS TÉRMICOS REAIS
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Bomba: Potência
)hh(mW ebsbebb 

Caldeira: fluxo de calor
)hh(mQ ecscecc 

VERIFICAÇÃO DA 1ª LEI:

 cdcbt QQWW

 tcdbc WQWQU 0
CICLOS TÉRMICOS REAIS
5
CICLOS TÉRMICOS REAIS
cdcciclo QQW 
EFICIÊNCIA TÉRMICA DA CENTRAL TERMELÉTRICA







c
cd
c
cdc
Q
Q
Q
QQ
1
c
ciclo
Q
W
 Tipo de energia pretendida
energia gasta
6
compressorrefrigeradorrestrição 
brusca
condensador
Qcd = calor rejeitado em 
temperatura alta
Qev= calor absorvido em 
temperatura baixa
Wcp
CICLOS TÉRMICOS REAIS
CICLO DE REFRIGERAÇÃO OU BOMBA DE CALOR:
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CICLOS TÉRMICOS REAIS
CICLO DE REFRIGERAÇÃO OU BOMBA DE CALOR:
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Válvula de expansão - queda de P e diminuição de T pela
vaporização
Evaporador - absorve calor no interior frio (fonte fria)
Compressor - leva o fluido refrigerante à pressão inicial
CICLO DE REFRIGERAÇÃO OU BOMBA DE CALOR:
Equacionamento
svaleval mhmh 
)hh(mQ eevsevev 

)hh(mW ecpscpcp 

CICLOS TÉRMICOS REAIS
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Condensador - cede calor para o ambiente (fonte quente)

 evcdcp QQW
VERIFICAÇÃO DA 1ª LEI:
)hh(mQ ecdscdcd 


 cdcpev QWQU 0
CICLOS TÉRMICOS REAIS
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COEFICIENTE DE DESEMPENHO DA GELADEIRA
cp
ev
W
Q

COEFICIENTE DE DESEMPENHO DA BOMBA DE
CALOR
energia pretendida
Tipo de energia gasta
evcdcp QQW 
evcd
ev
QQ
Q


cp
cd
W
Q

energia pretendida
Tipo de energia gasta evcd
cd
QQ
Q


 OBS:   1
CICLOS TÉRMICOS REAIS
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Turbina
(compressor)
Condensador
(evaporador)
Gerador de vapor
(condensador)
Reservatório a baixa T
Reservatório a alta T
QQ QQ
QF QF
Wb
Expansão 
isotérmica
Expansão 
adiabática
Compressão 
isotérmica
Compressão 
adiabática
Ciclo de 
Potência
Ciclo de 
refrigeração
Wt
COMPARAÇÃO CICLO CARNOT/REAL
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ESCOLHA DO REFRIGERANTE
Propriedades
Toxidade / Inflamabilidade / Custo
Propriedades de Corrosão
Variação da Pressão de Vapor em relação a T
Ar não pode penetrar no sistema  Psat evap > Patm
Psat condensador não pode ser muito alta  Custo 
 Gastos operacionais de alta pressão
Amônia / Cloreto de Metila / CO2 / Propano / HCs
HCs Halogenados (CCl3F, CCl2F2)  interrompidos 
 São estáveis e permanecem na ATM (Camada O3)
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ESCOLHA DO REFRIGERANTE
Atualmente: HCs não totalmente halogenados
Danos menores ao ozônio
Hidrofluorcarbonetos não possuem cloro  não 
reduz O3
CF3CH2F (Tetrafluoroetano) / HFC-134a
CHF2CF3 (Pentafluoretano) / HFC-125
Limites impostos P evaporador e condensador
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PROCESSO DE LIQUEFAÇÃO
Gases liquefeitos (Combustível doméstico)
Nitrogênio liquefeito (Refrigeração baixa T)
Ar: destilação para separação a baixa T
Liquefação  gás resfriado até região bifásica
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PROCESSO DE LIQUEFAÇÃO
Processo de liquefação Linde
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Prof. José Antonio Cunha