Influencia das variaveis no Cop do ciclo de refrigeração

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO 
 
 
 
 
ISAQUE RODRIGUES FREIRE GUEDES 
 
 
 
 
 
SIMULAÇÃO DE VARIÁVEIS NO CICLO DE REFRIGERAÇÃO 
COM SOFTWARE COOLPACK 
 
 
 
 
 
 
 
 
NATAL – RN 
JUNHO/2015 
 
ISAQUE RODRIGUES FREIRE GUEDES 
 
 
 
 
 
SIMULAÇÃO DE VARIÁVEIS NO CICLO DE REFRIGERAÇÃO 
COM SOFTWARE COOLPACK 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NATAL – RN 
JUNHO/2015 
Relatório de simulação no software 
Coolpak referente a avaliação da 
disciplina Refrigeração e Ar 
Condicionado, professor Cleiton 
Barbosa e Roncalli Guerra. 
1. INTRODUÇÃO 
Existem muitas variáveis que influenciam no valor do coeficiente de performance de 
um ciclo de refrigeração por compressão de vapor, assim como as temperaturas de 
condensação e evaporação, desvios referentes a perdas de cargas nas tubulações, e 
eficiência do compressor. Com auxilio do software Coolpack será analisado como esses 
parâmetros influenciam no rendimento global do ciclo termodinâmico de refrigeração 
com o fluido refrigerante R410B. 
 
2. INFLUÊNCIAS DAS VARIÁVEIS 
2.1. Temperatura ou pressão de condensação 
 
 
Pressão de evaporação = 1 Bar 
Pressão de 
condensação 
5 Bar 10 Bar 20 Bar 25 Bar 30 Bar 
COP 5.01 2,84 1,62 1,31 1,08 
 
Para uma pressão de evaporação constante foi analisado como se comporta o Coeficiente 
de Perfomance(COP) do ciclo através da variação da pressão de condensação, notou-se que 
um aumento na pressão de condensação causa um queda no COP do ciclo , pois de acordo 
com a formula: onde; 
Ql = Calor absorvido no evaporador 
Wc = Trabalho realizado pelo compressor 
Então quanto maior for o trabalho menor será o COP, assim também como quanto menor o 
calor absorvido menor será o coeficiente. No ciclo em questão ocorrem ambos os efeitos com 
o aumento da pressão de condensação. 
2.2. Temperatura ou pressão de evaporação 
 
Temperatura de Condensação = 10 °C 
Temperatura de 
evaporação 
0 °C -10 °C -20 °C -30 °C -40 °C 
COP 25.43 11,80 7,27 5,03 3,69 
 
Uma diminuição na temperatura de evaporação causa um aumento no trabalho realizado, 
enquanto o calor absorvido tem uma pequena redução, então quanto menor a temperatura 
de evaporação para uma temperatura de condensação constante menor será o COP. 
2.3. Sub-Resfriamento 
 
Temperatura de condensação = 10°C, temperatura de evaporação =-30°C 
Decréscimo de 
temperatura 
5 K 10 K 15 K 20 K 25 K 
COP 5,24 5,45 5,65 5,85 6,05 
 
Para o fluido refrigerante em questão com as condições de temperatura na tabela acima se 
observa que realizando um maior sub-resfriamento provoca-se um aumento no COP, por 
absorver mais calor e manter o trabalho realizado constante. 
 
2.4. Superaquecimento 
 
 
Temperatura de condensação = 10°C, temperatura de evaporação =-30°C 
Acréscimo de 
temperatura 
5 K 10 K 15 K 20 K 25 K 
COP 5 4,98 4,96 4,94 4,93 
 
Para condições de temperatura de condensação e evaporação constantes notou-se que 
intensificando o superaquecimento faz-se reduzir ligeiramente o valor do coeficiente de 
performance do ciclo . 
 
 
 
 
2.5. Queda de pressão no condensador 
 
Temperatura de condensação = 10°C, temperatura de evaporação =-30°C 
∆P 1 Bar 2 Bar 3 Bar 4 Bar 5 Bar 
COP 5,17 5,31 5,47 5,65 5,84 
 
Quanto maior a queda de pressão no condensador maior é o COP do ciclo que utiliza o 
fluido refrigerante R410B. 
2.6. Queda de pressão no evaporador 
 
Temperatura de condensação = 10°C, temperatura de evaporação =-30°C 
∆P 1 Bar 2 Bar 3 Bar 4 Bar 5 Bar 
COP 5,03 5,03 5,03 5,03 5,03 
A queda de pressão no evaporador, para os valores simulados, não alterou o valor do COP 
do ciclo. 
 
2.7. Queda de pressão na linha de sucção 
 
Temperatura de condensação = 0°C, temperatura de evaporação =-40°C 
∆P 0,2 Bar 0,4 Bar 0,6 Bar 0,8 Bar 1 Bar 
COP 4,48 4,08 3,68 3,29 2,89 
 
Um aumento na queda de pressão na linha de sucção gera uma diminuição do desempenho 
do ciclo, pois faz com que seja exigida a realização de mais trabalho pelo compressor para 
elevar a pressão. 
 
2.8. Queda de pressão na linha de líquido 
Temperatura de condensação = 10°C, temperatura de evaporação =-30°C, temperatura de sub-
Resfriamento = 10k 
∆P 1 Bar 2 Bar 3 Bar 4 Bar 5 Bar 
COP 5,45 5,45 5,45 5,45 5,45 
 
Essa variável para as condições que constam na tabela acima não gerou nenhuma variação 
sobre as curvas no diagrama nem sobre o valor do coeficiente de performance do ciclo. 
 
 
 
2.9.Queda de pressão na linha de descarga 
 
Temperatura de condensação = 10°C, temperatura de evaporação =-30°C 
∆P 1 Bar 2 Bar 3 Bar 4 Bar 5 Bar 
COP 4,70 4,44 4,22 4,03 3,87 
 
Assim como a queda de pressão na linha de sucção, a queda na linha de descarga faz com 
que seja exigido mais trabalho para elevar a pressão entre as duas extremidades do ciclo, 
tornando o COP menor à medida que a queda de pressão na linha de descarga aumenta. 
2.10. Eficiência isentrópica do compressor 
 
Temperatura de condensação = 10°C, temperatura de evaporação =-30°C 
Eficiência do 
compressor 
100% 90% 80% 70% 60% 
COP 5,03 4,53 4,02 3,52 3,02 
 
A eficiência isentrópica do compressor é a relação entre a quantidade de trabalho que ele 
pode efetuar para uma quantidade de energia definida, então quanto maior sua eficiência 
menos energia ele irá necessitar para realizar um determinado trabalho, consequentemente 
quanto maior a eficiência do compressor, maior será o Coeficiente de performance do ciclo. 
 
3. CONCLUSÕES 
 
A simulação no Software Coolpack é de grande importância para o conhecimento 
dos efeitos que as variáveis provocam sobre o coeficiente de performance dos ciclos, 
em que cada variável age de forma diferente para cada fluido refrigerante em questão, 
além de se notar que algumas variáveis agem de forma mais concisa na variação do 
COP assim como, a diferença ente as temperaturas de condensação e evaporação, 
temperatura de sub-resfriamento e eficiência isoentrópica do compressor.