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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUB INSTITUTO DE ENGENHARIA MECNICA

    PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA MECNICA

    DISSERTAO DE MESTRADO

    ANLISE TERICO-EXPERIMENTAL DE UM SISTEMA DE REFRIGERAO POR

    ABSORO DE SIMPLES EFEITO UTILIZANDO H2O-LiBr

    Autor: Bruno Ribeiro Cantarutti Orientador: Prof. Dr. Osvaldo Jos Venturini

    Co-Orientador: Prof. Dr. Electo Eduardo Silva Lora

    Itajub, Maro de 2011

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUB INSTITUTO DE ENGENHARIA MECNICA

    PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA MECNICA

    DISSERTAO DE MESTRADO

    ANLISE TERICO-EXPERIMENTAL DE UM SISTEMA DE REFRIGERAO POR

    ABSORO DE SIMPLES EFEITO UTILIZANDO H2O-LiBr

    Autor: Bruno Ribeiro Cantarutti Orientador: Prof. Dr. Osvaldo Jos Venturini Co-Orientador: Prof. Dr. Electo Eduardo Silva Lora

    Curso: Mestrado em Engenharia Mecnica rea de Concentrao: Converso de Energia

    Dissertao submetida ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Mecnica como parte dos requisitos para obteno do Ttulo de Mestre em Engenharia Mecnica.

    Itajub, Maro de 2011 M.G. Brasil

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUB INSTITUTO DE ENGENHARIA MECNICA

    PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA MECNICA

    DISSERTAO DE MESTRADO

    ANLISE TERICO-EXPERIMENTAL DE UM SISTEMA DE REFRIGERAO POR

    ABSORO DE SIMPLES EFEITO UTILIZANDO H2O-LiBr

    Autor: Bruno Ribeiro Cantarutti Orientador: Prof. Dr. Osvaldo Jos Venturini Co-Orientador: Prof. Dr. Electo Eduardo Silva Lora

    Composio da Banca Examinadora:

    Prof. Dr. Flvio Neves Teixeira UFSJ

    Prof. Dr. Osvaldo Jos Venturini IEM / UNIFEI

    Prof. Dr. Electo Eduardo Silva Lora IEM / UNIFEI

    Prof. Dr. Jose Carlos Escobar Palacio IEM / UNIFEI

  • Dedicatria

    Aos meus pais e irmos.

  • Agradecimentos

    minha famlia pelos conselhos, amizade e pacincia.

    minha namorada que esteve ao meu lado e foi muito compreensiva durante este perodo.

    Ao meu orientador e tambm amigo, que me ensinou muito durante todos esses anos de convvio.

    A todos os amigos que estiveram ao meu lado e me apoiaram.

    queles que me acolheram e abraaram como se fosse uma famlia.

  • No fique esperando o que Jesus prometeu Pois Ele tambm est esperando que voc tome vergonha na cara

    E saia por a, pelo mundo a fora, fazendo amizade, Conquistando vitria,

    Em vez de ficar pelas esquinas cochichando Contando prosas

    (Jorge Ben)

  • Resumo

    CANTARUTTI, B. R. (2011), Anlise Terico-Experimental de um Sistema de Refrigerao por Absoro de Simples Efeito Utilizando H2O-LiBr, Itajub, 116p. Dissertao (Mestrado em Converso de Energia) Instituto de Engenharia Mecnica, Universidade Federal de Itajub.

    Os sistemas de refrigerao por absoro de vapor tem se tornado atrativo, entre outros motivos, por apresentarem reduzido consumo de energia eltrica e tambm por apresentarem baixo impacto ambiental, devido ao tipo de fluido refrigerante utilizado. Outra vantagem importante a possibilidade de trabalhar com fontes de calor a temperaturas relativamente baixas, tais como, energia solar, gases de exausto proveniente de tecnologias de converso de energia (cogerao) e energia geotrmica. Anlises terico-experimentais do desempenho de sistemas de refrigerao por absoro, tanto de H2O-LiBr, quanto os de NH3-H2O, tem sido realizados por vrios autores, entretanto a maior parte destes estudos no apresenta a validao do modelo utilizando dados experimentais. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo termodinmico para avaliar o desempenho de um sistema de absoro de simples efeito utilizando H2O-LiBr, operando em carga parcial. Para validao do modelo, dados experimentais sero utilizados e comparados com os dados obtidos a partir da simulao do sistema.

    Palavras-chave Modelo termodinmico, chiller por absoro, anlise experimental, H2O-LiBr, carga

    parcial

  • Abstract

    CANTARUTTI, B. R. (2011), Theoretical-Experimental evaluation of a Single Effect Absorption Refrigeration Systems Using H2O-LiBr, Itajub, 116p. MSc. Dissertation (Master in Energy Conversion) Mechanical Engineering Institute, Federal University of Itajub.

    Nowadays the absorption refrigeration systems are becoming more attractive, mainly because these systems have a low consume of electricity and also have a low environmental impact, due to the refrigerant fluid used. Another important advantage is the possibility of use of low-grade energies sources, such as solar, waste heat discharged from industrial processes (cogeneration) and geothermal energy to provide cooling. Theoretical and experimental analyses of absorption refrigeration systems, using H2O-LiBr and NH3-H2O as a working fluid, have been accomplished by several authors, however most of these theoretical studies doesnt present a validation of the models develop, using experimental data. The main goal of this work is to present a thermodynamic model of a single effect absorption refrigeration system using H2O-LiBr to evaluate its performance when operating at part load conditions. To validate its model, experimental datas will be analyzed and compared with the ones obtained by the model system simulation.

    Keywords:

    Thermodynamic model, absorption chiller, experimental evaluation, H2O-LiBr, part load.

  • i

    Sumrio

    Dedicatria..................................................................................................................................v Agradecimentos .........................................................................................................................vi Resumo ........................................................................................................................................i Abstract.......................................................................................................................................ii Sumrio........................................................................................................................................i Lista de Figuras .........................................................................................................................iii Lista de Tabelas .......................................................................................................................viii Simbologia..................................................................................................................................x Lista de Abreviaturas e Siglas .................................................................................................xiii Captulo 1 ...................................................................................................................................1 INTRODUO..........................................................................................................................1

    1.1 Objetivo do Trabalho..................................................................................................4 1.2 Motivao do Trabalho...............................................................................................5 1.3 Contedo dos Captulos..............................................................................................5

    Captulo 2 ...................................................................................................................................7 REVISO DA LITERATURA..................................................................................................7

    2.1 REFRIGERAO POR ABSORO......................................................................8 2.1.1 Princpio Bsico de Funcionamento ...................................................................8 2.1.2 Ciclo por Absoro x Ciclo por Compresso .....................................................9

    2.2 CLASSIFICAO DOS SISTEMAS DE REFRIGERAO POR ABSORO 10 2.2.1 Soluo .............................................................................................................11 2.2.2 Configurao do Sistema..................................................................................15 2.2.3 Tipo de Acionamento .......................................................................................17 2.2.4 Outros Ciclos de Refrigerao por Absoro ...................................................19

    2.3 APLICAES .........................................................................................................25 2.4 ESTUDOS TERICO-EXPERIMENTAIS.............................................................26 2.5 AVALIAES EXPERIMENTAIS FORA DO PONTO DE PROJETO...............28

    Captulo 3 .................................................................................................................................34 MODELAGEM TERMODINMICA.....................................................................................34

    3.1 CONSIDERAES INICIAIS ................................................................................35 3.2 HIPOTSES SIMPLIFICADORAS ........................................................................36 3.3 COMPONENTES PRINCIPAIS DO SISTEMA.....................................................38

    3.3.1 Evaporador........................................................................................................38 3.3.2 Condensador .....................................................................................................42 3.3.3 Absorvedor .......................................................................................................44 3.3.4 Gerador .............................................................................................................46 3.3.5 Trocador de Calor Intermedirio ......................................................................49