aula 10 evaporadores prof carlos
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aula sobre evaporadores no sistema de refrigeraçãoTRANSCRIPT
EVAPORADORESEVAPORADORES
TOPICOS DE AULA :
• Classificação: Ar e líquido• Construção e princípios de operação• Características de desempenho• Capacidade, seleção e operação
BIBLIOGRAFIA :
••••ASHRAE Refrigeration / Fundamentals••••NEVES Fº, L.C. (2000) - "Refrigeração e Alimentos". UNIC AMP-FEA /
IBF, 392p., Campinas, SP••••Refrigeração Industrial ( Stoecker & Jabardo)••••Catálogos: MIPAL, APEMA, GEA
EVAPORADORESEVAPORADORES
OBJETIVOOBJETIVO :TROCADOR DE CALOR ⇒⇒⇒⇒ EVAPORAÇÃO DE REFRIGERANTERETIRAR CARGA TÉRMICA ( TROCAR CALOR COM AMBIENTE
DE APLICAÇÃO )
LOCALIZAÇÃO ⇒⇒⇒⇒ LINHA DE BAIXA PRESSÃO
APLICAÇÕES :
RESFRIAMENTODE LÍQUIDO
RESFRIAMENTODE AR:
EVAPORADORES PARA EVAPORADORES PARA
RESFRIAMENTO DE LRESFRIAMENTO DE LÍÍQUIDOS QUIDOS OU SOU SÓÓLIDOSLIDOS
EVAPORADORESEVAPORADORESVARIEDADES DE TIPOS E FORMAS
TUBO LISO : RESFRIAMENTO DE LÍQUIDO (TUBO-CARCAÇA)
PLACA : FACILIDADE DE DESMONTAGEM ( DOMÉSTICO , Brazado, Soldado)
CONGELAMENTO COM SUPERFÍCIE RASPADA :
TUNEL DE CONGELAMENTO A PLACAS :TUNEL DE CONGELAMENTO A PLACAS :
EVAPORADORESEVAPORADORESA PLACAS :A PLACAS :
Ice slurry
RESFRIADOR DE LRESFRIADOR DE L ÍÍ QUIDOQUIDO
TIPOS :TUBO E CARCAÇA : EXPANSÃO SECA E INUNDADOTANQUE ABERTO COM AGITADORESTUBO DUPLO : REFRIGERAÇÃO EM REGIÃO ANULAR
TUBO E CARCAÇA : EXPANSÃO SECA REFRIGERANTE == TUBOVANTAGENS :RETORNO DE ÓLEO PARA COMPRESSORMENOR QUANTIDADE DE REFRIGERANTE
UTILIZADOSEM DANOS, CASO HAJA CONGELAMENTO DA
APLICAÇÃO
RESFRIADOR DE LRESFRIADOR DE L ÍÍ QUIDOQUIDO
SISTEMAS DIRETOS E INDIRETOS DE RESFRIAMENTOSISTEMAS DIRETOS E INDIRETOS DE RESFRIAMENTO
SISTEMAS DIRETOS : REFRIGERANTE MUDA DE ESTADO
TROCA CALOR COM O FLUIDO DE APLICAÇÃO
SISTEMAS INDIRETOS :REFRIGERANTE SECUNDÁRIOTROCA CALOR SENSÍVELLOCAIS DE RESFRIAMENTO É DISTANTE DO
COMPRESSOR
JUSTIFICATIVAS DE USO SISTEMAS INDIRETOS:
MAIOR PERDA DE PRESSÃO NAS TUBULAÇÕES, SE REFRIGERANTE;
MAIOR VELOCIDADE DO REFRIGERANTE (diretos);
MAIOR MASSA TOTAL DE REFRIGERANTE (diretos);
BAIXO RETORNO DE ÓLEO (diretos)
MAIOR PROBABILIDADE DE VAZAMENTOS (diretos)
EX.: SISTEMA CENTRAL DE AR CONDICIONADO (ex.: Termoacumulação)
InstalaInstalaçõções de Termoacumulaes de Termoacumulaçãção:o:
InstalaInstalaçõções de Termoacumulaes de Termoacumulaçãção:o:
Tanques com Cápsulas Esféricas
Tipos de Termoacumuladores Tipos de Termoacumuladores LATENTESLATENTES
Solução secundária (anti-congelante): circula nos tanque/Chiller/FanCoil
FuncionamentoFuncionamento: Carga (Formação de gelo) e descarga (Queima do gelo).Sistema de termo-acumulação com GELO em derretimento externo
Ciclos de TermoacumulaCiclos de Termoacumulaçãção:o:Esquema simplificado de termo-acumulação de gelo com derretimento externo
Operação com tanque de gelo
Operação SEM tanque de gelo
TermoacumulaTermoacumulaçãção Central para condicionamento de aro Central para condicionamento de ar
Fan Coil Individual:
Sistema de Termoacumulação com Tanque de Gelo:
TermoacumulaTermoacumulaçãção Central para condicionamento de aro Central para condicionamento de ar
CARGA (NOTURNO)
Sistema de Distribuição de água gelada com Tanque de Gelo:
TermoacumulaTermoacumulaçãção Central para condicionamento de aro Central para condicionamento de ar
DESCARGA (DIURNO)
EVAPORADORES PARA EVAPORADORES PARA
RESFRIAMENTO DE ARRESFRIAMENTO DE AR
ALETADOS : RESFRIADOR DE AR (BOM CONTATO TÉRMICO COM OS TUBOS = SOLDA ; EXPANSÃO DE TUBOS )
TUNEL DE CONGELAMENTO BATELADATUNEL DE CONGELAMENTO BATELADA
TUNEL DE CONGELAMENTO AR FORÇADO :
TUNEL DE CONGELAMENTO FLUIDIZADO ( FLOW FREEZER) :TUNEL DE CONGELAMENTO FLUIDIZADO ( FLOW FREEZER) :
MMÉÉTODOS DE ALIMENTATODOS DE ALIMENTAÇÃÇÃOO
DE REFRIGERANTE NOS DE REFRIGERANTE NOS
EVAPORADORESEVAPORADORES
MÉTODOS DE ALIMENTAÇÃO DO REFRIGERANTE:
A) EXPANSÃO SECA :
QUANTIDADE DE REFRIGERANTE LÍQUIDO LIMITADA PARA GARANTIR TODA EVAPORAÇÃOÁREA TOTAL DO EVAPORADOR : DE 10 A 20 % MAIOR
BULBOV.E.T.
Contr. Vazão DESVANTAGENS :•••• MENOR CONTROLE NA LINHA DE
SUCÇÃO : EXISTENCIA DE LÍQUIDO•••• VARIAÇÕES DA TEMPER. DE CÂMARA•••• SUPER AQUECIMENTO ÚTIL•••• MENOR EFICIÊNCIA DE TRANSF. DE
CALOR
VANTAGENS :
⇒⇒⇒⇒ MENOR CUSTO INICIAL
⇒⇒⇒⇒ COMPACTOS
⇒⇒⇒⇒ COM RETORNO DE ÓLEO
⇒⇒⇒⇒ PROJETO SIMPLES
B) INUNDADO :
CARACTERÍSTICAS :MASSA LÍQUIDA CIRCULADA === 5 VEZES A
MASSA EVAPORADACOM TEV = CTE.
OPÇÕES : POR GRAVIDADEPOR BOMBEAMENTO DE LÍQUIDO
VANTAGENS :• MENOR FLUTUAÇÃO DA TEMPERATURA• MENOR PRESENÇA DE VAPOR, MAIOR ÁREA
MOLHADA• MAIOR TAXA DE TRANSMISSÃO DE CALOR• MAIOR PROTEÇÃO DE GOLPE DE LÍQUIDO NO
COMPRESSOR ( SEPARADOR DE LÍQUIDO )• MENOR TRABALHO DE COMPRESSÃO• MAIOR FLEXIBILIDADE PARA DISTRIBUIÇÃO A
OUTROS EVAPORADORES
V.E.EVAPORADOR
SEPARADOR DE LÍQUIDO
COMPRESSOR
DESVANTAGENS :DIFICULDADE NO RETORNO DE ÓLEO
(DRENO)MAIOR CUSTO INICIAL (RESERVATÓRIO E
SEPARADOR DE LÍQUIDO, BOMBA )MAIOR QUANTIDADE DE REFRIGERANTE
MÉTODOS DE ALIMENTAÇÃO DO REFRIGERANTE:
EVAPORADORESEVAPORADORESRESFRIADOR DE ARRESFRIADOR DE AR
A) CONVECÇÃO NATURAL :⇒⇒⇒⇒ BAIXA VELOCIDADE DO AR⇒⇒⇒⇒ MÍNIMA DESIDRATAÇÃO DO PRODUTOAPLICAÇÃO : ⇒⇒⇒⇒ REFRIGERADOR DOMÉSTICO
B) CONVECÇÃO FORÇADA :
⇒⇒⇒⇒ MAIOR EFICIÊNCIA DE TROCA DE CALOR
◊◊◊◊ ESPAÇAMENTO DE ALETAS :
¨ TEMPER. BAIXAS ⇒⇒⇒⇒ 2 A 3 ALETAS / POL.
¨ TEMPER. ALTAS ⇒⇒⇒⇒ 14 ALETAS / POL.
APLICAÇÃO :
⇒⇒⇒⇒ EVAPORADORES DE TUBOS LISOS E ALETADOS COM VENTILAÇÃO FORÇADA
SELESELEÇÃÇÃO DE EVAPORADORES:O DE EVAPORADORES: ∆∆∆∆T ; Qo ; Tev
SELESELEÇÃÇÃO DE EVAPORADORES:O DE EVAPORADORES: ∆∆∆∆T ; Qo ; Tev
Evaporador de ar Forçadocom degelo Elétrico[HeatCraft do Brasil Ltda]
Capacidades de Evaporadores
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
-40 -30 -20 -10 0 10
Temperatura de Evaporação
Cap
ac. [
kca
l/h ]
O13
O15
CAPACIDADE DO EVAPORADOR:
• TAXA DE CALOR TROCADA• AMBIENTE DA APLICAÇÃO ⇒⇒⇒⇒
REFRIGERANTE•
• Área de Troca de Calor ( Tubo + Aleta )• Diferença Média Logarítmica• sendo :
Q U A LMTD0 ≡ . .
( )U f h h k e hext parede incr= int ., , , ,
v
Av
2A
vA
A
v
⇓ ≡ ⇑ ⇓ ⇓+Q U A LMTDTURBVELOC
.. . .2
Q U A LMTD≡ . .2
CAPACIDADEDO EVAPORADOR:
PARÂMETROS QUE INFLUENCIAM A TEMPERATURA DO AR E COEFICIENTE DE TROCA TÉRMICA :
ÁREA DE FACE;
NÚMERO DE FILEIRAS;
ESPAÇAMENTO DE ALETAS;
VAZÃO E VELOCIDADE DE AR;
TEMPERATURA DO REFRIGERANTE
OPCÃO “A” : •••• MELHOR PERFORMANCE •••• MAIOR LMTD
INFLUINFLU ÊÊNCIA DA VARIANCIA DA VARIA ÇÃÇÃO DA TEMPERATURA DE O DA TEMPERATURA DE EVAPORAEVAPORAÇÃÇÃOO
h [kcal/kg]
ln P
ln Pev”
ln Pev
D’
C”
D
B”
C
∆∆∆∆ho”
∆∆∆∆ho
ln Pcond A
B
∆∆∆∆hcond”∆∆∆∆hcond
INFLUINFLU ÊÊNCIA DA VARIANCIA DA VARIA ÇÃÇÃO DA TEMPERATURA DE O DA TEMPERATURA DE EVAPORAEVAPORAÇÃÇÃOO
• CAUSAS :
– ↓↓↓↓ TEV ⇒⇒⇒⇒ FORMAÇÃO DE GELO ; NECESSIDADE DE MAIOR
CAPACIDADE DO COMPRESSOR: ↓↓↓↓ Qo
– ↑↑↑↑ TEV ⇒⇒⇒⇒ NECESSIDADE DE MENOR CAPACIDADE DO
COMPRESSOR: ↑↑↑↑ Qo
• CONSEQUÊNCIAS :
– QEV = U . A . ( TCAM – TEV )
– SE ↓↓↓↓ TEV ⇒⇒⇒⇒ ↓↓↓↓ ∆∆∆∆h0 ; ⇒⇒⇒⇒ ↑↑↑↑ TCAMARA para mREF = cte
– COM T COND = Cte : ↑↑↑↑ TEV ⇒⇒⇒⇒ ↑↑↑↑ C.O.P. e ↓↓↓↓ TEV ⇒⇒⇒⇒ ↓↓↓↓ C.O.P.
DEGELO EMDEGELO EM EVAPORADORESEVAPORADORES
A) INTERRUPÇÃO DE ALIMENTAÇÃO DE REFRIGERANTE (NATU RAL)•••• OPERAÇÃO :
•••• VENTILAÇÃO COM AR DE RETORNO ( SEM EVAPORAÇÃO)•••• APLICAÇÕES ACIMA DE 0 °°°°C
•••• DESVANTAGEM :•••• ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA DE ESTOCAGEM•••• PERÍODO LONGO
•••• VANTAGEM :•••• MELHOR PARA ESTOCAGEM ACIMA DE 2 °°°°C
DESCONGELAMENTO ≠ DEGELO
B) DEGELO POR GÁS QUENTE OPERAÇÃO :
VENTILAÇÃO DESLIGADA ( SEM EVAPORAÇÃO)GÁS DE DESCARGA DO COMPRESSORACIONAMENTO DE VÁLVULAS SOLENOIDESDESVANTAGEM :MAIOR CUSTO INICIALMAIS TUBULAÇÕES E CONTROLESVANTAGEM : RÁPIDO
DEGELO EMDEGELO EM EVAPORADORESEVAPORADORES
C) ASPERSÃO DE ÁGUA OPERAÇÃO :
VENTILAÇÃO E EVAPORAÇÃO DESLIGADOS
DESVANTAGEM :NECESSIDADE DE DRENO DE MAIOR CAPACIDADE
CUIDADOS DE ÁGUA SOBRE O PRODUTO
VANTAGEM :RÁPIDO
PEQUENA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DA CÂMARA
D) ELÉTRICO APLICAÇÕES : CÂMARAS DE PEQUENO PORTE
OPERAÇÃO : VENTILAÇÃO E EVAPORAÇÃO DESLIGADOSACIONAMENTO DO CIRCUITO ELÉTRICO ( TIMER , RELÊ )RESISTÊNCIAS ELÉTRICAS EMBUTIDAS NO EVAPORADOR
DESVANTAGEM :MAIOR CUSTO OPERACIONALMAIOR CONSUMO DE ENERGIAVANTAGEM :RÁPIDO ; BAIXO CUSTO INICIAL
TABELA DE CLASSIFICATABELA DE CLASSIFICA ÇÃÇÃOODE EVAPORADORESDE EVAPORADORES
LOCALIZALOCALIZA ÇÃÇÃO DE O DE EVAPORADORESEVAPORADORES
PARTE SUPERIOR ( FIXADO NO TETO OU POR ESTRUTURA )DISTANCIADO DE PAREDES , DEVIDO AO AR DE RETORNO
POSICIONAMENTO : DEPENDE DA FLECHA E DIMENSÕES
SELEÇÃO :CAPACIDADE = Q 0 , ∆∆∆∆ TSELEÇÃO , DIMENSÕES E PARÂMETROS OPERACIONAIS
∆∆∆∆ TSELEÇÃO = ( TAR_ENTR. - TEVAP )
TAR_ENTR. = TEMPERATURA DO AR DE RETORNOTEVAP = TEMPERATURA DE EVAPORAÇÃO
MM ÁÁ LOCALIZALOCALIZA ÇÃÇÃO DE O DE EVAPORADORESEVAPORADORES
PERDA DE PRESSPERDA DE PRESSÃÃO E VELOCIDADE DO REFRIGERANTE EM O E VELOCIDADE DO REFRIGERANTE EM EVAPORADORESEVAPORADORES
AUMENTO DA VELOCIDADE DO REFRIGERANTE :
MAIOR PERDA DE PRESSÃO NO EVAPORADORMENOR PRESSÃO DE SUCÇÃOMAIOR VOLUME ESPECÍFICO NA SUCÇÃOMENOR CAPACIDADE DO SISTEMA NA VAZÃO MÁSSICA DO REF RIG.MENOR CAPACIDADE DO SISTEMA FRIGORÍFICO
REDUÇÃO DA VELOCIDADE DO REFRIGERANTE :
PROPORCIONADO PELO AUMENTO DO DIÂMETROMENOR PERDA DE PRESSÃO NO EVAPORADORMAIOR ACÚMULO DE ÓLEOMENOR CAPACIDADE DE TROCA DE CALOR NO EVAPORADOR
EFEITOS CONTRÁRIOS : ↑↑↑↑ v OU ↓↓↓↓ Psuc
DISTRIBUIDOR NA ALIMENTADISTRIBUIDOR NA ALIMENTA ÇÃÇÃO E DESCARGA EM COLETOR O E DESCARGA EM COLETOR
A) ÚNICA ALIMENTAÇÃO : MAIOR PERDA DE PRESSÃO
B) DISTRIBUIDOR E COLETOR : MENOR PERDA DE PRESSÃO
SELEÇÃO: ∆∆∆∆ T = ( TAR_IN - TEV )
ABAIXO DO PONTO DE CONGELAMENTO
5,5 A 6,5 °C
ACIMA DO PONTO DE CONGELAMENTO
APLICAÇÃO ∆∆∆∆ T
CÂMARAS DE CONGELADOSTUNEIS DE CONGEL.
BAIXA UMIDADE 11 A 17 °C
UMIDADE ELEVADA 2,2 A 4,4 °C
Custo Total
Custo Inicial
Custo Energia de compressão
AEVAP
$
TEV = TAR-in - ∆∆∆∆T
∆T
VARIAVARIA ÇÃÇÃO DE CAPACIDADE DE EVAPORADORES O DE CAPACIDADE DE EVAPORADORES
VARIAÇÃO DA VAZÃO DE REFRIGERANTE ⇒⇒⇒⇒ VARIAÇÃO VELOCIDADE
REDUÇÃO DA CARGA TÉRMICA ⇒⇒⇒⇒↓↓↓↓ VAZÃO DO REFRIGERANTE;
↓↓↓↓ VELOCIDADE DO REFRIGERANTE
CONSEQUÊNCIAS :RETENÇÃO DE ÓLEO ( POUCO ARRASTE );
USO DE SIFÃO COM DIÂMETRO MENOR OU TUBOS INTERNAM ENTE DIVIDIDOS :
EVAPORADOR
SIFÃO
LINHA DE SUCÇÃO
PrPróóximo Tximo Tóópico:pico:
CONDENSADORES / UNIDADES CONDENSADORAS:
TIPOSSELEÇÃO
TORRES DE RESFRIAMENTO:
TIPOSSELEÇÃO