Aula_4_Refrigeracao_Compressao_Absoscao_Parte_I

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ANÁLISE DE 
SISTEMAS TÉRMICOS 
Prof. Dr. Paulo H. D. Santos psantos@utfpr.edu.br 
AULA 4 
Modelagem dos sistemas de refrigeração por 
compressão e por absorção – Parte I 03/10/2014 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 3/146 
Sumário 
 
 SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO A VAPOR 
 Ciclo de refrigeração de Carnot 
 Desvios do Ciclo de Carnot 
 Análise dos sistemas de refrigeração por compressão de vapor 
 
 PROPRIEDADES DOS REFRIGERANTES 
 Seleção de Refrigerantes 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 4/146 
Sumário 
 SISTEMAS DE COMPRESSÃO DE VAPOR EM 
CASCATA E MULTIESTÁGIO 
 Ciclos em Cascata 
 Compressão multiestágio com inter-resfriamento 
 
 REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO 
 Ciclo simples de refrigeração por absorção 
 Ciclo de refrigeração por absorção NH3/H2O 
 Ciclo de refrigeração por absorção H2O/LiBr 
 
 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 5/146 
 
 
 SISTEMAS DE 
REFRIGERAÇÃO A 
VAPOR 
 
 
 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 6/146 
 Os Sistemas de Refrigeração (SR) são instalações industriais 
utilizadas principalmente na conservação dos alimentos e no 
condicionamento do ar (diminuição da temperatura de 
ambientes). 
 Já as bombas de calor (BC) tem finalidade inversa, isto é, 
aquecimento de ambientes e produção de calor em processos 
industriais. 
 O objetivo de um sistema de refrigeração é manter uma região 
fria a uma temperatura inferior à da sua vizinhança. 
 Em geral isto é realizado usando-se sistemas de refrigeração a 
vapor, no qual, uma substância denominada refrigerante sofre 
mudanças de fase num ciclo termodinâmico. 
 Assim como no SPV, a análise dos ciclos de refrigeração tem 
como base um ciclo ideal (ciclo de Carnot). 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 7/146 
 O esquema do ciclo de refrigeração de Carnot e a sua 
representação num diagrama T-s é ilustrada abaixo. 
 O ciclo é realizado pela circulação continua do 
refrigerante através de uma série de componentes, sendo 
todos os processos internamente reversíveis. 
 
 
Ciclo de refrigeração de Carnot 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 8/146 
 O refrigerante entra no evaporador como uma mistura de duas fases 
líquido-vapor no estado 4. 
 No evaporador, parte do refrigerante muda da fase líquida para 
vapor como resultado da transferência de calor da região à temperatura 
TC para o refrigerante. 
 A temperatura e a pressão do refrigerante permanecem constantes 
durante o processo 4-1. 
 
 
Ciclo de refrigeração de Carnot 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 9/146 
 O refrigerante é logo comprimido adiabaticamente do estado 1 para o 
estado 2 (vapor saturado). 
 Durante esse processo a temperatura do refrigerante aumenta de TC para 
TH, estando presente também um aumento da pressão. 
 Posteriormente, a temperatura e a pressão permanecem constantes no 
passo pelo condensador (processo de transferência de calor 2-3). 
Ciclo de refrigeração de Carnot 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 10/146 
 Finalmente, o refrigerante volta ao estado inicial após experimentar 
uma expansão adiabática numa turbina. 
 Uma vez que o ciclo de refrigeração a vapor de Carnot é composto por 
processos reversíveis, as áreas no diagrama T-s podem ser 
interpretadas como transferências de calor. 
Ciclo de refrigeração de Carnot 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 11/146 
 Assim, a área 1-a-b-4-1 é o calor acrescentado ao refrigerante através 
da região fria por unidade de massa do refrigerante. 
 A área 2-a-b-3-2 é o calor rejeitado pelo refrigerante para a região 
quente por unidade de massa do refrigerante. 
 A área fechada 1-2-3-4-1 representa a transferência de calor líquida do 
refrigerante. 
Ciclo de refrigeração de Carnot 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 12/146 
 Essa transferência de calor líquida do refrigerante é igual ao trabalho 
líquido realizado sobre o refrigerante. 
 O trabalho líquido é a diferença entre o trabalho de acionamento do 
compressor e o trabalho desenvolvido pela turbina. 
Ciclo de refrigeração de Carnot 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 13/146 
 Define-se o coeficiente de desempenho de qualquer ciclo de 
refrigeração como sendo a razão entre o efeito de refrigeração e o 
trabalho líquido necessário para atingir tal efeito. 
 Para o ciclo de refrigeração a vapor de Carnot isto é:. 
Ciclo de refrigeração de Carnot 
C a bentra C
máx
c t H C a b H C
T s sQ m T
W m W m T T s s T T

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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 14/146 
 Sistemas de refrigeração a vapor reais desviam-se 
significativamente do ciclo de Carnot, tendo coeficientes de 
desempenho inferiores ao do ciclo ideal. 
 Esses desvios acontecem por três razões principais: 
1. As transferências de calor entre o refrigerante e as vizinhanças não 
são realizadas de forma reversível. 
Desvios do Ciclo de Carnot 
As temperaturas reais do 
refrigerante nos trocadores de 
calor causam uma redução do 
coeficiente de desempenho: 
'T'T
'T
área
área
'
CH
C


'-1'1'-2'-3'-4 
4'-1'-b-1'-a 

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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 15/146 
2. O compressor real não poderá funcionar com o refrigerante nas 
duas fases líquido-vapor (compressão molhada). 
3. Substituição da turbina pela introdução de uma válvula de 
expansão. A válvula de expansão se justifica na redução de custos 
inicial e de manutenção. Além disso, o ganho de trabalho pela 
turbina é pequeno nas condições termodinâmicas do refrigerante. 
Desvios do Ciclo de Carnot 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 16/146 
Refrigerador Doméstico 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 17/146 
Refrigerador Doméstico 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 18/146 
 Cálculo do trabalho e das transferências de calor principais: 
 Evaporador: neste componente, o refrigerante recebe calor do 
espaço refrigerado e é evaporado totalmente. 
 Para um volume de controle que engloba o lado do refrigerante no 
evaporador, o balanço de massa e de energia simplificam-se para 
fornecer a taxa de transferência de calor por unidade de massa do 
refrigerante em escoamento: 
 
 
 
 
 A quantidade é conhecida como 
capacidade frigorífica. 
 
 
 
Análise dos sistemas de refrigeração por 
compressão de vapor 
41 hh
m
Qentra 


entraQ

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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 19/146 
 Cálculo do trabalho e das transferências de calor principais: 
 Compressor: neste componente, o refrigerante é comprimido até 
uma temperatura e pressão relativamente altas. 
 Admitindo-se que não haja transferência de calor de ou para o 
compressor, os balanços de massa e energia para um volume de controle 
que englobe o compressor fornecem: 
 
 
 
 
 na qual, é a taxa de potência de 
 alimentação por unidade de massa de 
 refrigerante. 
 
 
 
Análise dos sistemas de refrigeração por 
compressão de vapor 
2 1
cW h h
m
cW m
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 20/146 
 Cálculo do trabalho e das transferências de calor principais: 
 Condensador: neste componente, o refrigerante é condensado 
devido à transferência de calor para a vizinhança, que está mais fria. 
 Para um volume de controle que envolve o lado do refrigerante no 
condensador, a taxa de transferência de calor por unidade de massa de 
refrigerante em escoamento é: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Análise dos sistemas de refrigeração por 
compressão de vapor 
2 3
saiQ h h
m
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 21/146 
 Cálculo do trabalho e das transferências de calor principais: 
 Válvula de expansão: neste componente, o refrigerante se expande 
até a pressão do evaporador. Este processo é modelado como sendo 
um processo de estrangulamento. 
 Para um processo de estrangulamento, as entalpias de entrada e saída do 
fluido permanecem iguais: 
 
 
 
 
 A pressão do refrigerante decresce na ex- 
 pansão adiabática irreversível, havendo 
 portanto, um aumento na entropia espe- 
 cífica. O refrigerante sai da válvula como 
 uma mistura de duas fases. 
. 
 
 
 
Análise dos sistemas de refrigeração por 
compressão de vapor 
4 3h h
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 22/146 
 Processos do ciclo ideal de refrigeração por compressão de 
vapor: 
 Na ausência de irreversibilidades no evaporador e no condensador, 
não haverá queda de pressão por atrito e o refrigerante escoará a 
pressão constante. 
 Além disso, se a compressão ocorrer sem irreversibilidades e em 
condições adiabáticas, este processo será isentrópico: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ciclo IDEAL de Refrigeração por Compressão 
 Processo 1-2s: compressão isentrópica 
do refrigerante até a pressão do 
condensador no estado 2s. 
 Processo 2s-3: transferência de calor do 
refrigerante a pressão constante ao longo 
do condensador. O refrigerante sai como 
líquido saturado no estado 3. 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 23/146 
 Processos do ciclo ideal de refrigeração por compressão de 
vapor: 
 Na ausência de irreversibilidades no evaporador e no condensador, 
não haverá queda de pressão por atrito e o refrigerante escoará a 
pressão constante. 
 Além disso, se a compressão ocorrer sem irreversibilidades e em 
condições adiabáticas, este processo será isentrópico: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ciclo IDEAL de Refrigeração por Compressão 
 Processo 3-4: estrangulamento do estado 
3 até uma mistura de duas fases líquido-
vapor em 4 (não isentrópico). 
 
 Processo 4-1: transferência de calor para 
o refrigerante a pressão constante ao 
longo do evaporador até o estado inicial 
(vapor saturado). 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 24/146 
 No ciclo real, as transferências de calor entre o refrigerante e as 
regiões quente e fria não são realizadas de maneira reversível: 
 A temperatura do refrigerante é mais baixa que a temperatura TC da 
região fria, e a temperatura do refrigerante no condensador é mais alta 
que a temperatura TH da região quente. 
 Um outro aspecto importante do ciclo real é a presença do processo de 
compressão adiabático e irreversível. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ciclo REAL de Refrigeração por Compressão 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 25/146 
 Observa-se que a capacidade frigorífica de ambos os ciclos da figura 
anterior é igual, mas não o trabalho requerido para realizar a compressão 
do refrigerante. 
 Dessa forma, o coeficiente de desempenho do ciclo 1-2-3-4-1 é menor 
que aquele do ciclo 1-2s-3-4-1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ciclo REAL de Refrigeração por Compressão 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 26/146 
 Os efeitos irreversíveis causados pelas perdas de pressão nas tubulações dos 
componentes do ciclo (desprezível para a maioria dos casos analisados neste curso). 
 Finalmente, duas características no ciclo real devem ser consideradas: 
 A condição de vapor superaquecido na saída do evaporador (estado 1) – 
difere da condição de vapor saturado no ciclo ideal. 
 A condição de liquido comprimido na saída do condensador (estado 3) – 
difere da condição de líquido saturado no ciclo ideal. 
 
 
 
 
 
 
 
Ciclo REAL de Refrigeração por Compressão 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 27/146 
 
 
 PROPRIEDADES DOS 
REFRIGERANTES 
 
 
 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 28/146 
 Desde aproximadamente 1940 até início dos anos 1990, a classe mais 
comum de refrigerantes utilizados nos sistemas de refrigeração por 
compressão de vapor era a dos CFCs (clorofluorcarbonos). 
 
 O cloro contido nestas substâncias produzia um efeito destrutivo da 
camada de ozônio na atmosfera alta. 
 
 O CFC mais usado até então era o Refrigerante R-12. 
 
 Com o aumento da preocupação ambiental nas últimas décadas, os 
CFCs foram substituídos gradativamente por outras classes de 
refrigerantes que trocaram, principalmente, o cloro por hidrogênio na 
sua composição, agredindo menos a camada de ozônio. 
 
 
 
 
 
 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 29/146 
 Uma dessas classes é a dos HFCs, do qual o Refrigerante R-134a 
(CF3CH2F) faz parte. 
 
 Outra alternativa foram os refrigerantes da classe HCFCs, na qual o 
Refrigerante 22 (CHClF2) se inclui. 
 
 Porém, devido à presença de cloro na molécula, estes refrigerantes 
também estão sendo banidos. 
 
 A amônia (NH3), que foi amplamente empregada nos inícios dos 
sistemas de refrigeração por compressão de vapor, vem de novo 
ganhando interesse para aplicação. 
 
 
 
 
 
 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 30/146 
 A amônia tem também importância nos sistemas de refrigeração por 
absorção, que será estudado na próxima aula. 
 
 Hidrocarbonetos como o propano (C3H8) e o metano (CH4), e gases 
como o dióxido de carbono (CO2), também se encontram em análise 
para serem usados como refrigerantes. 
 
 No apêndice do livro texto encontram-se as propriedades de diversos 
refrigerantes (amônia, propano, R-22, R-134a). 
 
 
 
 
 
 
 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 31/146 
 Um diagrama de propriedades termodinâmicas amplamente 
empregado no campo da refrigeração é o diagrama pressão-entalpia, 
ou diagrama p-h. 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 32/146 
 As temperaturas do refrigerante no evaporador e no condensador são 
determinadas pelas temperaturas das regiões fria e quente com as 
quais o sistema interage termicamente. 
 Isso, por sua vez, determina as pressões de operação do evaporador e 
do condensador. 
 Geralmente é desejável evitar pressões muito baixas no 
evaporador e muito altas no condensador. 
 
 
 
 
 
 
Seleção de Refrigerantes 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 33/146 
 Outras considerações para a escolha de um refrigerante incluem a 
estabilidade química, a toxidez, a corrosividade e o custo. 
 O tipo de compressor também influi na escolha do refrigerante. 
 Compressores centrífugos são mais adequados para baixas pressões 
no evaporador e refrigerantes com grandes volumes específicos a 
baixa pressão. 
 
 
 
 
 
 
Seleçãode Refrigerantes 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 34/146 
 Compressores alternativos trabalham melhor em um grande intervalo 
de pressão e são mais capazes de lidar com refrigerantes de baixo 
volume específico. 
 
 
 
 
 
 
Seleção de Refrigerantes 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 35/146 
 
 
 SISTEMAS DE 
COMPRESSÃO DE 
VAPOR EM CASCATA E 
MULTIESTÁGIO 
 
 
 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 36/146 
 Variações do ciclo básico de refrigeração por compressão de 
vapor são usadas para aumentar o desempenho ou em 
aplicações especiais. 
 Duas variações nesse sentido são os ciclos de refrigeração em 
cascata e de compressão multiestágio. 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 37/146 
 No ciclo em cascata, dois ou mais ciclos 
de refrigeração por compressão de 
vapor são arranjados em série através de 
um trocador de calor contracorrente que os 
une. 
 No trocador de calor intermediário, a 
energia rejeitada durante a condensação do 
ciclo de baixa temperatura é usada para 
evaporar o refrigerante no ciclo de alta 
temperatura, conforme ilustrado. 
 O efeito desejado de refrigeração acontece 
no evaporador de baixa temperatura, e a 
rejeição de calor do ciclo como um todo 
ocorre no condensador de alta temperatura. 
 
 
Ciclos em Cascata 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 38/146 
 O coeficiente de desempenho é a razão 
do efeito de refrigeração pela potência 
de acionamento total: 
 
 
 
 A vazão mássica dos ciclos A e B 
normalmente é diferente. As vazões 
mássicas estão relacionadas pelos balanços 
de massa e de energia no trocador de calor 
contracorrente. 
Ciclos em Cascata 
entra
cA cB
Q
W W
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 39/146 
 Como discutido nos SPG, a compressão 
com inter-resfriamento promove uma 
economia de potência de acionamento do 
compressor. 
 Aplicado a ciclos de refrigeração, este 
conceito é possível de levar na prática 
utilizando uma porção do mesmo 
refrigerante para resfriar a outra porção 
restante em etapas subseqüentes de 
compressão. 
 O inter-resfriamento é obtido através de 
um trocador de calor de contato direto. 
 
 
Compressão multiestágio com 
inter-resfriamento 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 40/146 
 Vapor saturado a uma temperatura 
relativamente baixa entra no trocador de 
calor no estado 9; 
 Esse vapor mistura-se com o 
refrigerante, a uma temperatura mais alta, 
que sai do primeiro estágio de compressão 
no estado 2. 
 Uma corrente única misturada sai do 
trocador de calor a uma temperatura 
intermediária no estado 3 e é comprimida 
no compressor de segundo estágio até a 
pressão do condensador no estado 4. 
 
 
Compressão multiestágio com 
inter-resfriamento 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 41/146 
 Assim, precisa-se de menos trabalho por 
unidade de massa que escoa de 1 para 2, 
seguida da compressão de 3 para 4, 
quando comparada à compressão em um 
único estágio 1-2-a; 
 
 
Compressão multiestágio com 
inter-resfriamento 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 42/146 
 Um separador líquido-vapor chamado 
câmara de separação (flash chamber) é 
um componente essencial deste ciclo. 
 Nessa câmara, os componentes líquido 
e vapor são separados em duas 
correntes. 
 Com base numa unidade de massa que 
escoa pelo condensador, a fração do vapor 
formado na câmara de 
 separação é igual ao título. 
Compressão multiestágio com 
inter-resfriamento 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 43/146 
 
 
 REFRIGERAÇÃO POR 
ABSORÇÃO 
 
 
 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 44/146 
 O ciclo de refrigeração por absorção apresenta características 
similares ao ciclo de refrigeração por compressão de vapor, 
diferenciando-se em dois detalhes importantes: 
 Ausência de compressor: o processo de compressão é substituído por um 
sistema de absorção. 
 Neste equipamento, o refrigerante de um sistema de absorção é 
absorvido por uma substância secundária, chamada absorvente, de 
modo a formar uma solução líquida que demandará menor 
quantidade de trabalho para elevação da sua pressão por 
bombeamento (menor volume específico); 
 Introdução de uma fonte externa de calor: Uma fonte de calor é 
requerida a fim de retirar o vapor do refrigerante da solução líquida antes 
de que ele entre no condensador. 
 Na prática utilizam-se combustíveis gasosos para gerar o calor; 
 Nos últimos anos, fontes de energia renovável estão sendo utilizadas 
(i.e., energia solar) para realizar a tarefa, além da energia térmica da 
biomassa. 
 . 
 
 
 
 
 
 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 45/146 
CICLO SIMPLES DE REFRIGERAÇÃO POR 
ABSORÇÃO NH3/H2O 
Amônia 
(Refrigerante) 
Água 
(Absorvente) 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 46/146 
CICLO SIMPLES DE REFRIGERAÇÃO POR 
ABSORÇÃO NH3/H2O 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 47/146 
CICLO SIMPLES DE REFRIGERAÇÃO POR 
ABSORÇÃO NH3/H2O 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 48/146 
 Equação da Conservação da Massa Aplicada a um V.C. para 
Regime Permanente: 
Balanço de Massa 
0
ent sai
ent sai
m m  
0
ent ent sai sai
ent sai
m x m x  
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 49/146 
 Equação da Conservação da Energia Aplicada a um V.C. 
para Regime Permanente: 
Balanço de Energia 
2 2
0
2 2
ent sai
v c v c ent ent ent sai sai sai
ent sai
V V
Q W m h gz m h gz. . . .
   
          
   
 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 50/146 
CICLO SIMPLES DE REFRIGERAÇÃO POR 
ABSORÇÃO H2O/LiBr 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 51/146 
Operação do Ciclo de Absorção 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 52/146 
Estados Termodinâmicos do Ciclo 
Pto. Estado Observação 
1 Sol. Liq. Sat. Q1 = 0 
2 Sol. Liq. Subresfriado Modelo da bomba 
3 Sol. Liq. Subresfriado Modelo do TC Sol. 
4 Sol. Liq. Sat. Q4 = 0 
5 Sol. Liq. Subresfriado Modelo do TC Sol. 
6 Sol. Bifásico (Liq./Vap) Expansão adiabática 
7 Vap. H2O Superaquecido x7 = 0 
8 Liq. H2O Sat. Q8 = 0 
9 H2O Bifásico (Liq./Vap) Expansão adiabática 
10 Vap. H2O Sat. Q10 = 1 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 53/146 
Estados Termodinâmicos do Ciclo 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 54/146 
Estados Termodinâmicos do Ciclo 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 55/146 
Estados Termodinâmicos do Ciclo 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 56/146 
Estados Termodinâmicos do Ciclo 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 57/146 
EstadosTermodinâmicos do Ciclo 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 58/146 
Estados Termodinâmicos do Ciclo 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 59/146 
Estados Termodinâmicos do Ciclo 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 60/146 
Estados Termodinâmicos do Ciclo 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 61/146 
 Balanços de Massa no Gerador: 
 
 
 
 
 Balanço de Energia no Gerador: 
 
Balanço de Massa e Energia 
 3 4 7 0m m m  
 3 3 4 4 7 7 0m x m x m x  
 3 3 4 4 7 7 0gerQ m h m h m h   
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 62/146 
 Balanço de Massa no Condensador: 
 
 
 
 Balanço de Energia no Cond.: 
 
Balanço de Massa e Energia 
7 8
0m m 
7 7 8 8
0
cond
Q m h m h  
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 63/146 
 Balanços de Massa na Válvulas de Expansão: 
 
 
 
 
 Balanço de Energia na Váls. Exp.: 
Balanço de Massa e Energia 
8 9
0m m 
5 6
0m m 
8 8 9 9
0m h m h 
5 5 6 6
0m h m h 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 64/146 
 Balanço de Massa no Evaporador: 
 
 
 
 Balanço de Energia no Evap.: 
 
Balanço de Massa e Energia 
9 10
0m m 
9 9 10 10
0
evap
Q m h m h  
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 65/146 
 Balanços de Massa no Absorvedor: 
 
 
 
 
 Balanço de Energia no Absor.: 
 
Balanço de Massa e Energia 
 10 6 1 0m m m  
 10 10 6 6 1 1 0m x m x m x  
 10 10 6 6 1 1absQ m h m h m h  
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 66/146 
 Modelo Isentrópico para Bomba de Solução: 
 
 
 
Balanço de Massa e Energia 
ideal
real
W
W
 
 1 1 2 1idealW m v p p 
 1 2 1realW m h h 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 67/146 
 Balanços de Massa no Trocador de Calor: 
 
 
 
 
 Balanço de Energia no T.C.: 
 
Balanço de Massa e Energia 
2 3
0m m 
5 6
0m m 
2 2 3 3trocador
Q m h m h 
6 6 5 5trocador
Q m h m h 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 68/146 
 Coeficiente de desempenho (COP): 
 
 
 
 
Balanço de Massa e Energia 
evap
ger
Q
COP
Q

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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 69/146 
Um sistema de refrigeração por 
compressão de vapor opera R22. Vapor 
saturado sai do evaporador à 15 oC e 
líquido saturado sai do condensador 48 
oC. Assume-se que a eficiência 
isentrópica do compressor é de 80. A 
capacidade de refrigeração do 
evaporador é de 60.000 Btu. 
 (1 TR = 12.000 Btu = 3,517 kW). 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 70/146 
"Exemplo 1 - Aula 4" 
"!Dados:" 
x[1]=1 "!Vapor saturado na saída do evaporador" 
T[1] =15[C] "!Temperatura na saída do evaporador" 
x[3] = 0 "!Líquido saturado na saída do condensador" 
T[3] =48[C] "!Temperatura na saída do condensador" 
eta_comp = 0,8 "!Eficiência isoentrópica do compressor" 
1) Salvem o arquivo como: Exemplo_1_Aula_4 
Clique F2 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 71/146 
Clique em Windows -> Solutions ( ou Ctrl + U); 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 72/146 
Clique em Clique em Windows -> Equations ( ou Ctrl + E); 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 73/146 
Clique em Clique em Windows -> Arrays ( ou Ctrl + Y); 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 74/146 
1) Option -> Unit System 
2) Unit System -> SI 
3) Specific Properties -> Mass 
basis 
4) Temperature Units -> Celsius 
5) Pressure Units -> kPa 
6) Energy Units -> kJ 
7) Trig Functions -> Degrees 
8) Clique em OK; 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 75/146 
"Determinação das pressões do sistema" 
p[1]=P_sat(R22;T=T[1]) 
1) Options -> Function Info 
2) Selecione Thermophysical 
Properties 
3) Selecione Real fluids 
4) Na coluna da direita selecione 
R22; 
5) Na esquerda selecione 
P_sat[kPa]; 
6) Digite [1] no canto direito inferior 
7) Clique Paste 
8) Apague P_sat[1] e digite p[1] 
9) Clique F2 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 76/146 
"Determinação das pressões do sistema" 
p[1]=P_sat(R22;T=T[1]) 
p[3]=P_sat(R22;T=T[3]) 
1) Options -> Function Info 
2) Selecione Thermophysical 
Properties 
3) Selecione Real fluids 
4) Na coluna da direita selecione 
R22; 
5) Na esquerda selecione 
P_sat[kPa]; 
6) Digite [3] no canto direito inferior 
7) Clique Paste 
8) Apague P_sat[3] e digite p[3] 
9) Clique F2 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 77/146 
"Determinação das pressões do sistema“ 
p[1]=P_sat(R22;T=T[1]) 
p[3]=P_sat(R22;T=T[3]) 
p[2] = p[3] 
p[4] = p[1] 
Clique F2 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 78/146 
"Ponto 1:" 
h[1]=enthalpy(R22;T=T[1];x=x[1]) 
 
1) Options -> Function Info 
2) Selecione Thermophysical 
Properties 
3) Selecione Real fluids 
4) Na coluna da direita selecione 
R22; 
5) Na esquerda selecione Enthalpy; 
6) Selecione Temperature e Quality 
7) Digite [1] no canto direito inferior 
8) Clique Paste 
9) Clique F2 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 79/146 
"Ponto 1:" 
h[1]=enthalpy(R22;T=T[1];x=x[1]) 
s[1]=Entropy(R22;T=T[1];x=x[1]) 
1) Options -> Function Info 
2) Selecione Thermophysical 
Properties 
3) Selecione Real fluids 
4) Na coluna da direita selecione 
R22; 
5) Na esquerda selecione Entropy; 
6) Selecione Temperature e Quality 
7) Digite [1] no canto direito inferior 
8) Clique Paste 
9) Clique F2 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 80/146 
"Ponto 1:" 
h[1]=enthalpy(R22;T=T[1];x=x[1]) 
s[1]=Entropy(R22;T=T[1];P=P[1]) 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 81/146 
"Ponto 2:" 
s[2] = s[1] 
h_2s=Enthalpy(R22;P=P[2];s=s[2]) 
 
1) Options -> Function Info 
2) Selecione Thermophysical 
Properties 
3) Selecione Real fluids 
4) Na coluna da direita selecione R22; 
5) Na esquerda selecione Enthalpy; 
6) Selecione Pressure e Spec. 
entropy 
7) Digite [2] no canto direito inferior 
8) Clique Paste 
9) Troque h[2] por h_2s 
10) Clique F2 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 82/146 
"Ponto 2:" 
s[2] = s[1] 
h_2s=Enthalpy(R22;P=P[2];s=s[2]) 
T[2]=Temperature(R22;P=P[2];s=s[2]) 
1) Options -> Function Info 
2) Selecione Thermophysical 
Properties 
3) Selecione Real fluids 
4) Na coluna da direita selecione R22;5) Na esquerda selecione 
Temperature; 
6) Selecione Pressure e Spec. 
entropy 
7) Digite [2] no canto direito inferior 
8) Clique Paste 
9) Clique F2 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 83/146 
"Ponto 2:" 
s[2] = s[1] 
h_2s = ENTHALPY(R$;P=P[2];s=s[2]) 
T[2]=Temperature(R22;P=P[2];s=s[2]) 
eta_comp= w_ideal_comp/w_real_comp 
0 = - w_ideal_comp + h[1] - h_2s 
0 = - w_real_comp + h[1] - h[2] 
Windows -> Formatted Equations ou (F10) 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 84/146 
"Ponto 2:" 
s[2] = s[1] 
h_2s = ENTHALPY(R$;P=P[2];s=s[2]) 
T[2]=Temperature(R22;P=P[2];s=s[2]) 
eta_comp= w_ideal_comp/w_real_comp 
0 = - w_ideal_comp + h[1] - h_2s 
0 = - w_real_comp + h[1] - h[2] 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 85/146 
"Ponto 3:" 
h[3]=enthalpy(R22;T=T[3];x=x[3]) 
 
1) Options -> Function Info 
2) Selecione Thermophysical 
Properties 
3) Selecione Real fluids 
4) Na coluna da direita selecione 
R22; 
5) Na esquerda selecione Enthalpy; 
6) Selecione Temperature e Quality 
7) Digite [3] no canto direito inferior 
8) Clique Paste 
9) Clique F2 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 86/146 
"Ponto 3:" 
h[3]=enthalpy(R22;T=T[3];x=x[3]) 
s[3]=Entropy(R22;T=T[3];x=x[3]) 
1) Options -> Function Info 
2) Selecione Thermophysical 
Properties 
3) Selecione Real fluids 
4) Na coluna da direita selecione 
R22; 
5) Na esquerda selecione Entropy; 
6) Selecione Temperature e Quality 
7) Digite [3] no canto direito inferior 
8) Clique Paste 
9) Clique F2 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 87/146 
"Ponto 3:" 
h[3]=enthalpy(R22;T=T[3];x=x[3]) 
s[3]=Entropy(R22;T=T[3];x=x[3]) 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 88/146 
"Ponto 4:" 
h[4] = h[3] "!Expansão isoentálpica“ 
s[4]=Entropy(R22;P=P[4];h=h[4]) 
 
1) Options -> Function Info 
2) Selecione Thermophysical 
Properties 
3) Selecione Real fluids 
4) Na coluna da direita selecione R22; 
5) Na esquerda selecione 
Temperature; 
6) Selecione Pressure e Spec. 
enthalpy 
7) Digite [4] no canto direito inferior 
8) Clique Paste 
9) Clique F2 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 89/146 
"Ponto 4:" 
h[4] = h[3] "!Expansão isoentálpica“ 
s[4]=Entropy(R22;P=P[4];h=h[4]) 
T[4]=Temperature(R22;P=P[4];s=s[4]) 
1) Options -> Function Info 
2) Selecione Thermophysical 
Properties 
3) Selecione Real fluids 
4) Na coluna da direita selecione R22; 
5) Na esquerda selecione 
Temperature; 
6) Selecione Pressure e Spec. 
entropy 
7) Digite [4] no canto direito inferior 
8) Clique Paste 
9) Clique F2 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 90/146 
"Ponto 4:" 
h[4] = h[3] "!Expansão isoentálpica“ 
s[4]=Entropy(R22;P=P[4];h=h[4]) 
T[4]=Temperature(R22;P=P[4];s=s[4]) 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 91/146 
"EQUAÇÕES GOVERNANTES:" 
"Evaporador:" 
Q_dot_evap = 5*3,517 "!Capacidade de refirgeração de 60.000 Btu" 
0 = m[4] - m[1] "!Balanço de massa" 
0 = Q_dot_evap + m[4]*h[4] - m[1]*h[1] "!Balanço de energia" 
Clique F2 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 92/146 
"Compressor" 
0 = m[1] - m[2] "!Balanço de massa" 
0 = -W_dot_comp + m[1]*h[1] - m[2]*h[2] "!Balanço de energia" 
Clique F2 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 93/146 
"Condensador" 
0 = m[2] - m[3] "!Balanço de massa" 
0 = Q_dot_cond + m[2]*h[2] - m[3]*h[3] "!Balanço de energia" 
Clique F2 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 94/146 
"Análise do sistema pela 1a Lei da Termodinâmica:“ 
 
DELTA_E = ABS(W_dot_comp)+ABS(Q_dot_evap)-ABS(Q_dot_cond) 
COP = ABS(Q_dot_evap/W_dot_comp) 
Windows -> Formatted Equations ou (F10) 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 95/146 
"Análise do sistema pela 1a Lei da Termodinâmica:“ 
DELTA_E = ABS(W_dot_comp)+ABS(Q_dot_evap)-ABS(Q_dot_cond) 
COP = ABS(Q_dot_evap/W_dot_comp) 
Clique F2 
Simulação de Refrigeração por Compressão 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 96/146 
Análise dos Resultados 
 
1) Plots -> Property plot 
2) Selecione R22 
3) Selecione T -s 
4) Desmarque todas as P e v 
5) Digite na primeira pressão 1856 
6) Digite na segunda pressão 789,6 
7) Clique OK 
 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 97/146 
Análise dos Resultados 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 98/146 
Análise dos Resultados 
 
1) Plots -> Overlay plot 
2) No X-Axis selecione s[i] 
3) No Y-Axis selecione T[i] 
4) Selecione Show array indices 
5) Em line selecione none 
6) Em symbol selecione 
7) Clique OK 
 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 99/146 
Análise dos Resultados 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 100/146 
Análise dos Resultados 
 
1) Plots -> Property plot 
2) Selecione R22 
3) Selecione P-h 
4) Desmarque todas as T e s 
5) Digite na primeira temperatura 48 
6) Digite na segunda temperatura 15 
7) Clique OK 
 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 101/146 
Análise dos Resultados 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 102/146 
Análise dos Resultados 
 
1) Plots -> Overlay plot 
2) No X-Axis selecione h[i] 
3) No Y-Axis selecione p[i] 
4) Selecione Show array indices 
5) Em line selecione none 
6) Em symbol selecione 
7) Clique OK 
 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 103/146 
Análise dos Resultados 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 104/146 
1) Windows -> Diagram 
Window 
2) Clique na barra de 
ferramenta no ícone Add 
rectangle e desenhe um 
retângulo; 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
3) Salvem o arquivo: Exemplo_1_Aula_4 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 105/146 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
1) Abram o arquivo Exemplo_1_Aula_4 e salvem como 
Exemplo_2_Aula_4 
2) Digitem 
R$='R22' "!Variável string usada para a modificação do refrigerante" 
3) Substituam o R22 por R$ 
4) Search -> Replace (Crtl + r) 
5) Em Find what digite R22 
6) Em Replace with digite R$ 
7) Clique em Find Next 
8) Em seguida clique em Replace 
9) Repita esse processo até substituir todas as variáveis. 
Clique F2 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 106/146 
1) Windows -> Diagram 
Window 
2) Clique na barra de 
ferramenta no ícone Add 
rectangle e desenhe um 
retângulo; 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 107/146 
1) Clique na barra de 
ferramenta noícone Add 
text; 
2) Em Type selecione Text; 
3) Em Text digite 
Refrigerador; 
4) Clique em OK; 
5) Arraste o nome para o 
centro do retângulo; 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 108/146 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 109/146 
1) Clique novamente no ícone 
Add text; 
2) Em Type selecione Input 
variable; 
3) Em Select input variable 
selcione R$; 
4) Clique em OK; 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 110/146 
1) Digite: 
R22 
R12 
R404A 
1) Clique em OK; 
2) Arraste R$ para 
parte superior do 
refrigerador; 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 111/146 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 112/146 
1) Clique no ícone Add text; 
2) Em Type selecione 
Output variable; 
3) Em Select output 
variable selcione COP; 
4) Clique em OK; 
5) Arraste COP para parte 
inferior do refrigerador; 
6) Clique em OK; 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 113/146 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 114/146 
1) Clique no ícone Add 
Calculate Button; 
2) Em Select Type selecione 
Type selecione 
Calculation Button; 
3) Arraste-o para baixo da 
turbina; 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 115/146 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 116/146 
1) Feche a barra de desenho do 
diagrama; 
2) Clique no botão Calculate; 
3) Window -> Equations 
4) Comente a variável R$='R22'; 
5) Window -> Diagram Window 
6) Clique em Calculate; 
 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 117/146 
Exemplo 2 - Trocar para R404A 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 118/146 
Exemplo 4.2 Dessorção (NH3/H2O) 
(Herold et. al, Absorption Chillers 
and Heat Pumps, 1996) 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 119/146 
 O calor de dessorção é calculado para o processo da figura 
abaixo. As condições de entrada da solução rica em NH3 são: 
Tl = 370 K, xl = 0,30 e o fluido está saturado. As condições 
de saída para a solução pobre em NH3 são: x3 = 0,20 e ela 
está saturada. Supõe-se que o vapor está em equilíbrio com o 
líquido na saída. 
Exemplo 4.2 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 120/146 
"Exemplo 4.2 Dessorção (NH3/H2O)" 
"!Dados de entrada:" 
T[1] = 370 [K] 
Q[1] = 0 [%] 
x[1] = 0,3 [%] 
x[3] = 0,20 [%] 
Q[3] = 0 [%] 
Exemplo 4.2 – Solução no EES 
 Clique F2 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 121/146 
"Determinação das propriedades do ponto 1:" 
Exemplo 4.2 – Solução no EES 
 Option -> Function Info 
 External routines 
 NH3H2O 
 Function Info 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 122/146 
"Determinação das propriedades do ponto 1:" 
Exemplo 4.2 – Solução no EES 
SI units with T=[K], 
p=[bar], 
x=[ammonia mass fraction], 
h=[kJ/kg], 
s=[kJ/kg-K], 
u=[kJ/kg], 
v=[m3/kg], and 
q=[vapor mass fraction]. 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 123/146 
"Determinação das propriedades do ponto 1:" 
Exemplo 4.2 – Solução no EES 
Satuação: 0 < q < 1; 
 
Subresfriado: q = -0,01 
 
Superaquecido: q = 1,01 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 124/146 
Call NH3H2O(Code; In1; In2; In3: T; P; x; h; s; u; v; Qu) 
Exemplo 4.2 – Solução no EES 
 Clique em Paste 
 Em Code, digite 138 
 No lugar de ln1; ln2; ln3: 
Digite: T[1]; x[1]; Q[1]: 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 125/146 
"Determinação das propriedades do ponto 1:" 
CALL NH3H2O(138; T[1]; x[1]; Q[1]: T1; P[1]; x1; h[1]; s1; u1; v1; Q1) 
Exemplo 4.2 – Solução no EES 
Clique F2 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 126/146 
"Determinação das propriedades do ponto 3:" 
p[3]=p[1] "!As pressões são iguais no gerador“ 
CALL NH3H2O(238;p[3]; x[3]; Q[3]: T[3]; P3; x3; h[3]; s3; u3; v3; Q3) 
Exemplo 4.2 – Solução no EES 
 Option -> Function Info 
 External routines 
 NH3H2O 
 Paste 
 Clique F2 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 127/146 
"Determinação das propriedades do ponto 3:" 
p[3]=p[1] "!As pressões são iguais no gerador“ 
CALL NH3H2O(238;p[3]; x[3]; Q[3]: T[3]; P3; x3; h[3]; s3; u3; v3; Q3) 
Exemplo 4.2 – Solução no EES 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 128/146 
"Determinação das propriedades do ponto 2:" 
T[2] = T[1] "!Linha isotérmica" 
p[2] = p[1] "!As pressões são iguais no gerador" 
Q[2] = 1 "!Vapor saturado" 
CALL NH3H2O(128; t[2]; p[2]; Q[2]: T2; P2; x[2]; h[2]; s2; u2; v2; Q2) 
Exemplo 4.2 – Solução no EES 
 Option -> Function Info 
 External routines 
 NH3H2O 
 Paste 
 Clique F2 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 129/146 
"Determinação das propriedades do ponto 2:" 
T[2] = T[1] "!Linha isotérmica" 
p[2] = p[1] "!As pressões são iguais no gerador" 
Q[2] = 1 "!Vapor saturado" 
CALL NH3H2O(128; t[2]; p[2]; qu[2]: T2; P2; x[2]; h[2]; s2; u2; v2; Qu2) 
Exemplo 4.2 – Solução no EES 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 130/146 
"Cálculo da razão entre as vazões mássicas dos pontos 2 e 3:" 
f = (x[2]-x[3])/(x[1]-x[3]) "!Eq. 4.17 da apostila" 
Exemplo 4.2 – Solução no EES 
 Clique F2 
 Windows -> Formated Equations 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 131/146 
"Cálculo da razão entre as vazões mássicas dos pontos 3 e 2:" 
f = (x[2]-x[3])/(x[1]-x[3]) "!Eq. 4.17 da apostila" 
Exemplo 4.2 – Solução no EES 
 f = 7,249 significa que a vazão mássica da solução que entra 
no gerador (i.e., que é bombeada do absorvedor para o 
gerador) é 7,249 vezes maior do que a vazão mássica do vapor 
que sai do gerador. 
2 31
2 1 3
x xm
f
m x x

 

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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 132/146 
Exemplo 4.4 Absorvedor (NH3/H2O) 
(Herold et. al, Absorption Chillers and 
Heat Pumps, 1996) 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 133/146 
 O calor de absorção é calculado para o processo da figura 
abaixo. As condições de entrada do fluxo de líquido são: T1 
= 310 K, x1 = 0,20 e o fluido está saturado. As condições de 
saída para a solução rica em NH3 são: x3 = 0,30 e a solução 
está saturada. Supõe-se que o vapor vindo de um evaporador 
à mesma pressão tem uma fração mássica de 0,999. 
Exemplo 4.4 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 134/146 
"Exemplo 4.4 Absorvodor (NH3/H2O)""!Dados de entrada:" 
T[1] = 310 [K] 
Q[1] = 0 [%] "!Líquido saturado" 
x[1] = 0,2 [%] 
x[3] = 0,30 [%] 
Q[3] = 0 [%] "!Líquido saturado" 
x[2] = 0,999 [%] 
Exemplo 4.4 – Solução no EES 
 Clique F2 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 135/146 
"Determinação das propriedades do ponto 1:" 
Exemplo 4.4 – Solução no EES 
 Option -> Function Info 
 External routines 
 NH3H2O 
 Paste 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 136/146 
"Determinação das propriedades do ponto 1:" 
CALL NH3H2O(138; T[1]; x[1]; Q[1]: T1; P[1]; x1; h[1]; s1; u1; v1; Q1) 
Exemplo 4.4 – Solução no EES 
 Em Code, digite 138 
 No lugar de ln1; ln2; ln3: 
 Digite: T[1]; x[1]; Q[1]: 
 Clique F2 
 
 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 137/146 
"Determinação das propriedades do ponto 3:" 
p[3]=p[1] "!As pressões são iguais no absorvedor" 
CALL NH3H2O(238;p[3]; x[3]; Q[3]: T[3]; P3; x3; h[3]; s3; u3; v3; Q3) 
Exemplo 4.4 – Solução no EES 
 Option -> Function Info 
 External routines 
 NH3H2O 
 Paste 
 Clique F2 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 138/146 
"Determinação das propriedades do ponto 3:" 
p[3]=p[1] "!As pressões são iguais no gerador“ 
CALL NH3H2O(238;p[3]; x[3]; Q[3]: T[3]; P3; x3; h[3]; s3; u3; v3; Q3) 
Exemplo 4.4 – Solução no EES 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 139/146 
"Determinação das propriedades do ponto 2:" 
p[2] = p[1] "!As pressões são iguais no gerador" 
Q[2] = 1 "!Vapor saturado" 
CALL NH3H2O(238; p[2];x[2]; Q[2]: T[2]; P2; x2; h[2]; s2; u2; v2; Q2) 
Exemplo 4.4 – Solução no EES 
 Option -> Function Info 
 External routines 
 NH3H2O 
 Paste 
 Note que o Code agora é 238 (pois os dados de entrada são: 
p, x e Q [título]) 
 Clique F2 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 140/146 
"Determinação das propriedades do ponto 2:" 
p[2] = p[1] "!As pressões são iguais no gerador" 
Q[2] = 1 "!Vapor saturado" 
CALL NH3H2O(238; p[2];x[2]; Q[2]: T[2]; P2; x2; h[2]; s2; u2; v2; Q2) 
Exemplo 4.4 – Solução no EES 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 141/146 
Exemplo 4.4 – Solução no EES 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 142/146 
"Cálculo da razão entre as vazões mássicas dos pontos 2 e 3:" 
f=(x[2]-x[1])/(x[3]-x[1]) "!Eq. 4.17 da apostila" 
Exemplo 4.4 – Solução no EES 
 Clique F2 
 Windows -> Formated Equations 
Aula 4 – Sist. Refrigeração por Compressão e por Absorção – Parte I 
ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 143/146 
"Cálculo da razão entre as vazões mássicas dos pontos 2 e 3:" 
f=(x[2]-x[1])/(x[3]-x[1]) "!Eq. 4.17 da apostila" 
Exemplo 4.4 – Solução no EES 
 f = 7,99 significa que a vazão mássica do solução que sai do 
absorvedor (i.e., que é bombeada do absorvedor para o 
gerador) é 7,99 vezes maior do que a vazão mássica do vapor 
que entra no absorvedor. 
3 2 1
2 3 1
m x x
f
m x x

 

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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 144/146 
Trabalho 1 (Entrega 17/10/14) 
 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 145/146 
Lista de Exercício 
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ANÁLISE DE SISTEMAS TÉRMICOS 146/146 
Fonte Bibliográfica 
 ÇENGEL, Y.A. & BOLES, M.A., 2007. Termodinâmica. 
São Paulo, SP: McGraw-Hill, 740p. 
 
 MORAN, M.J. & SHAPIRO, H.N., 2009. Princípios de 
Termodinâmica para Engenharia. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 
800p. 
 
 K. Herold, R. Radermacher and S. A. Klein, 1996. 
Absorption Chillers and Heat Pumps, 1st Ed., CRC-Press.