aps1 ar condicionado e vent

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CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
 
APS 1 
 
AR CONDICIONADO E VENTLIAÇÃO 
 
LUCAS DE MELO RISON 
1800213 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAMPOS DOS GOYTACAZES - 2020 
 
 
LUCAS DE MELO RISON 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Com base na fundamentação obtida através das 
aulas, resolução dos exercícios propostos para 
obtenção de nota válida para APS 1 da disciplina 
de AR CONDICIONADO E VENTILAÇÃO. 
Professor: DANIEL GALLO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAMPOS DOS GOYTACAZES - 2020 
 
 
Ciclo de refrigeração por compressão de vapor ideal 
O ciclo de refrigeração ou ciclo frigorífico é um ciclo termodinâmico que constitui 
o modelo matemático que define o funcionamento das máquinas frigoríficas e das bombas de 
calor.A diferença entre uma bomba de calor e uma máquina frigorífica normal consiste em 
esta última apenas poder ser usada para arrefecimento enquanto que a primeira pode ser 
usada tanto para arrefecimento como para aquecimento. No seu processo de aquecimento, a 
bomba de calor também utiliza um ciclo de refrigeração. Para tal, a bomba de calor tem a 
possibilidade de escolher qual das serpentinas é que deve funcionar como condensador, 
funcionando a outra como evaporador. Nos climas mais frios, é comum a utilização, 
em residências, de bombas de calor que apenas permitem o aquecimento - tornando-as mais 
simples e baratas - uma vez que o arrefecimento raramente é necessário. 
 
A transferência de calor de compartimentos de baixa temperatura para outros as 
temperaturas maiores são chamada de refrigeração; 
✴Equipamentos que produzem refrigeração são chamados de refrigeradores, que operam 
segundo um ciclo frigorífico; 
✴O fluido de trabalho dos refrigeradores são os refrigerantes; 
✴Os refrigeradores utilizados com o propósito de aquecer um espaço fazendo uso do calor de 
um reservatório mais frio, são denominados bombas de calor. 
 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_termodin%C3%A2mico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_matem%C3%A1tico
https://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_frigor%C3%ADfica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_calor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_calor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Arrefecimento
https://pt.wikipedia.org/wiki/Aquecimento
https://pt.wikipedia.org/wiki/Condensador
https://pt.wikipedia.org/wiki/Evaporador
https://pt.wikipedia.org/wiki/Resid%C3%AAncia
 
 
Os Refrigeradores e as Bombas de calor (Heat Pumps) são essencialmente iguais Eles diferem 
apenas em seus objetivos. O objetivo de um refrigerador é manter um espaço refrigerado a 
uma T baixa, retirando calor deste espaço. O objetivo de uma bomba de calor é manter um 
espaço aquecido a uma T alta. 
Vantagem da Bomba de Calor sobre o Aquecimento a Resistência Elétrica (Efeito Joule)
 
Vantagem da Bomba de Calor sobre o Aquecimento a Resistência Elétrica (Efeito Joule) 
Como COPR é positivo, temos que COPHP > 1 Em um aquecedor a resistência, Wnet é 
totalmente convertido em QH por Efeito Joule (processo totalmente irreversível!) Com a 
bomba de calor, QH > Wnet (pois COPHP > 1). Em outras palavras, para um mesmo QH, o 
trabalho necessário para operar a bomba de calor pode ser menor, reduzindo o consumo de 
energia! 
 
 
 
 
 
 
Transformação de energia mecânica em térmica 
• Sistemas de Refrigeração 
 • Bombas de calor 
• Exemplos: 
• Geladeira 
• Ar condicionado 
 • Aquecedor doméstico 
• 3 Tipos principais: 
• Compressão de vapor 
• Absorção 
• Sistemas de refrigeração a gás 
 
Sistemas de Compressão de Vapor 
• Injeta-se trabalho para promover transferência de calor no sentido “inverso” 
• Trabalho para fazer transferência de calor da região a baixas temperaturas para região a 
altas temperaturas 
• Refrigerador 
• Foco é na remoção de calor 
 • Mantém Temperatura abaixo da Temperatura da vizinhança 
• Bomba de calor: 
• Foco é no fornecimento de calor 
• Mantém Temperatura acima da Temperatura da vizinhança, Sistemas de Compressão de 
Vapor 
• Em ambos os casos: o ciclo é o mesmo, o que muda é o foco da análise 
• Fluido de trabalho é condensado e vaporizado alternadamente 
 • Iniciaremos aqui com refrigeradores, porém as análises podem ser extendidadas para 
bombas de calor. 
 
Ciclo de refrigeração de Carnot 
• Ciclo de potência de Carnot com sentido invertido 
• Possui maior eficiência possível 
 • Impossível de ser realizado na prática 
 • Base de comparação com outros ciclos 
 • Composto de 4 processos internamente reversíveis 
 • Compressão adiabática 
• Rejeição de calor à T e P ctes 
 • Expansão adiabática 
 • Adição de calor a T e P ctes 
 
 
Na prática, Ciclo de Carnot não pode ser obtido 
 • Irreversibilidades 
• Compressão 1-> 2 ocorre na região bifásica 
 • Refrigerante deve estar a T’c TH para fazer transferência. Calor em evaporador e 
condensador 
• WT é muito pequeno, logo não é factível utilizar turbina 
• Normalmente se opta por uma válvula de expansão 
 
 
Ciclo de refrigeração por compressão: Carnot 
 
 
Ciclo Ideal com compressão de vapor 
• 3 proc. reverssíveis e 1 proc. irreverssível (3 -> 4) • 1->2s: compressão isentrópica 
• 2s->3: rejeição de calor a P=cte (vapor -> liq. sat) 
• 3->4: expansão na válvula a h=cte (liq sat -> liq + vap) 
• 4->1: adição de calor a P=cte (liq+vap -> vap sat) 
• Obs: vale tanto para bomba de calor como para refrigeração. 
 
Diferenças que ocorrem em situações reais: 
• Qin e Qout de forma irreverssível 
• Tref.evap. < TC 
• Tref.cond. > TH 
• Irreverssibilidades na compressão 
• S2 > S2s => aumento do trabalho compressão 
• Perda de carga no condensador e no evaporados 
 • Embora normalmente sejam desprezíveis 
• Estado 1 às vezes vapor superaquecido 
 • Estado 3 às vezes líquido comprimido