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TM TM - - 182 REFRIGERA 182 REFRIGERA ÇÃ ÇÃ O E CLIMATIZA O E CLIMATIZA ÇÃ ÇÃ O O Prof. Dr. Rudmar Serafim Matos Universidade Federal do Paraná Setor de Tecnologia Departamento de Engenharia Mecânica

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  • TMTM--182 REFRIGERA182 REFRIGERAO E CLIMATIZAO E CLIMATIZAOO

    Prof. Dr. Rudmar Serafim Matos

    Universidade Federal do Paran

    Setor de Tecnologia

    Departamento de Engenharia Mecnica

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    3.3 EXEMPLOS ILUSTRATIVOS

    EXEMPLO 3.3.1: Considere a instalao frigorfica da (fig. 34): Utilizando os sistemas com 2 compressores em paralelo, 2 compressores em srie e 1 compressor e 1 VRP. Pede-se:

    a) Montar o sistema de refrigerao;

    b) Representar o sistema no diagrama p-h.

    c) Calcular o COP do sistema.

    Dados:- T = a 6oC;- temperatura de condensao = 35oC;- fluido utilizado: R-22;- que no h superaquecimento;

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    EXEMPLO 3.3.1PLANTA BAIXA

    ANTECMARA

    CP - Compressor alternativo

    - Vlvula redutora de presso

    - Vlvula de expanso termosttica

    CD - Serpentina condensadora

    EV - Serpentina evaporadora

    P

    LEGENDA

    RESFRIAMENTODE

    CARNE

    CONGELAMENTODE

    CARNE

    - 25 C15 kW

    10 kW0 C

    CASADE

    MQUINAS

    10 C1 kW

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    EXEMPLO 3.3.1a) Montar o sistema de refrigerao;

    ANTECMARA

    CP - Compressor alternativo

    - Vlvula redutora de presso

    - Vlvula de expanso termosttica

    CD - Serpentina condensadora

    EV - Serpentina evaporadora

    P

    LEGENDA

    RESFRIAMENTODE

    CARNE

    CONGELAMENTODE

    CARNE

    - 25 C15 kW

    10 kW0 C

    CASADE

    MQUINAS

    10 C1 kW

    2 COMPRESSORES EM PARALELO

    EV

    EV

    CDCP1

    CP2

    EV

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    ANTECMARA

    RESFRIAMENTODE

    CARNE

    CONGELAMENTODE

    CARNE

    - 25 C15 kW

    10 kW0 C

    CASADE

    MQUINAS

    10 C1 kW

    EV

    EV

    CDCP1

    CP2

    EV

    1 2

    3 4 56

    77

    8

    -31 Co

    35 Cop(kPa)

    h (kJ/kg)

    - 6 Co

    1

    26

    7

    8

    3

    4 5

    m1

    m3

    m2

    EXEMPLO 3.3.1b.1) Representar o sistema no diagrama p-h.

    2 COMPRESSORES EM PARALELO

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    ANTECMARA

    RESFRIAMENTODE

    CARNE

    CONGELAMENTODE

    CARNE

    - 25 C15 kW

    10 kW0 C

    CASADE

    MQUINAS

    10 C1 kW

    EV

    EV

    CDCP1

    CP2

    EV

    1 2

    3 4 56

    77

    8

    )h-h m Q 65c (&& =

    )h-h m Q 811ev1 (&& =)h-h m Q 732ev2 (&& =)h-h m Q 733ev3 (&& =

    W Q

    cp

    eCOP &&

    =

    ( )1h-2h3m2m Wcp1 += &&& ( )1h-2hm W 1cp2 && =

    321 mmm m &&&& ++=4215 h3m2mhmh m

    ++= &&&&

    m1

    m3

    m2

    m

    EXEMPLO 3.3.1c.1) Calcular o COP do sistema. EQUAES

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    ANTECMARA

    RESFRIAMENTODE

    CARNE

    CONGELAMENTODE

    CARNE

    - 25 C15 kW

    10 kW0 C

    CASADE

    MQUINAS

    10 C1 kW

    EV

    EV

    CDCP2CP1

    EV

    1 2

    3

    45

    6

    77

    8

    -31 Co

    35 Cop(kPa)

    h (kJ/kg)

    - 6 Co

    1

    2

    6

    7

    8

    3 4

    5

    m1

    m3

    m2

    EXEMPLO 3.3.1b.2) Representar o sistema no diagrama p-h.

    2 COMPRESSORES EM SRIE

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    EXEMPLO 3.3.1c.2) Calcular o COP do sistema. EQUAES

    )h-h m Q 65c (&& =

    )h-h m Q 811ev1 (&& =)h-h m Q 732ev2 (&& =)h-h m Q 733ev3 (&& =

    W Q

    cp

    eCOP &&

    =

    ( )1h-2hm W 1cp1 && = ( )4h-5hm Wcp2 && =

    ANTECMARA

    RESFRIAMENTODE

    CARNE

    CONGELAMENTODE

    CARNE

    - 25 C15 kW

    10 kW0 C

    CASADE

    MQUINAS

    10 C1 kW

    EV

    EV

    CDCP2CP1

    EV

    1 2

    3

    45

    6

    77

    8

    m1

    m3

    m2

    321 mmm m &&&& ++=3214 h3m2mhmh m

    ++= &&&&

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    -31 Co

    35 Cop(kPa)

    h (kJ/kg)

    - 6 Co

    1 2

    6

    7

    8

    3

    4

    5

    ANTECMARA

    RESFRIAMENTODE

    CARNE

    CONGELAMENTODE

    CARNE

    - 25 C15 kW

    10 kW0 C

    CASADE

    MQUINAS

    10 C1 kW

    EV

    EV

    CDCP1

    EV

    1 2

    3 45

    6

    77

    8

    m1

    m3

    m2

    EXEMPLO 3.3.1b) Representar o sistema no diagrama p-h.

    1 COMPRESSOR E 1 VRP

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    EXEMPLO 3.3.1c) Calcular o COP destes sistemas. EQUAES

    )h-h m Q 65c (&& =

    )h-h m Q 811ev1 (&& =)h-h m Q 732ev2 (&& =)h-h m Q 733ev3 (&& =

    ANTECMARA

    RESFRIAMENTODE

    CARNE

    CONGELAMENTODE

    CARNE

    - 25 C15 kW

    10 kW0 C

    CASADE

    MQUINAS

    10 C1 kW

    EV

    EV

    CDCP1

    EV

    1 2

    3 45

    6

    77

    8

    m1

    m3

    m2

    321 mmm m &&&& ++=3112 h3m2mhmh m

    ++= &&&&

    ( )2h-5hm Wcp1 && = W Q

    cp

    eCOP &&

    =

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    RESULTADOS DO EXEMPLO 3.3.1

    2P 2S 1CP+1VRPh1 (kJ/kg) Tabela 392,08 392,08 392,08h2 (kJ/kg) Grf./Grf./Calc. 447,16 419,94 396,27h3 (kJ/kg) Tabela 402,37 402,37 402,37h4 (kJ/kg) Grf./Calc./Tab. 432,11 412,79 402,37h5 (kJ/kg) Calc./Grf./Grf. 441,03 444,86 453,12h6 (kJ/kg) Tabela 242,82 242,82 242,82h7 (kJ/kg) Tabela 242,82 242,82 242,82h8 (kJ/kg) Tabela 242,82 242,82 242,82te1 ( C) ti - DT -31,00 -31,00 -31,00te2 ( C) ti - DT -6,00 -6,00 -6,00te3 ( C) tev2 -6,00 -6,00 -6,00Qe1 (kW) carga trmica 15,00 15,00 15,00Qe2 (kW) carga trmica 10,00 10,00 10,00Qe3 (kW) carga trmica 1,00 1,00 1,00m1 (kg/s) Qev1/(h1 -h8) 0,10 0,10 0,10m2 (kg/s) Qev2/(h3 -h7) 0,06 0,06 0,06m3 (kg/s) Qev3/(h3 -h7) 0,01 0,01 0,01m (kg/s) m1 + m2 + m3 0,17 0,17 0,17Wcp1 (kW) 2,05 2,80 9,63Wcp2 (kW) 5,53 5,43COP SQev/SPcp 3,43 3,16 2,70

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    3.3 EXEMPLOS ILUSTRATIVOS

    EXEMPLO 3.3.2: Uma instalao frigorfica de R-22 (fig. 31) opera entre temperaturas de evaporao e condensao iguais, respectivamente, a 30oC e 35oC. A presso intermediria corresponde a uma temperatura de saturao de 0oC. Se a capacidade frigorfica da instalao de 150 kW. Admitindo que tanto o refrigerante lquido que deixa o condensador quanto o vapor que deixa o evaporador estejam ambos saturados e que os processos de compresso sejam isoentrpicos, determine:a) a potncia de compresso;b) a vazo volumtrica na aspirao do compressor.

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    EXEMPLO 3.3.2:

    EV

    m. 2

    2VE

    1VE

    .mCD

    CP

    1.m

    1

    CP2

    9

    6 7

    83

    4

    5

    1

    .m

    e

    ep

    t

    pc

    2m.

    1.m

    t c

    p i

    t i

    1

    2

    2

    34

    56 7

    89

    Representao do sistema no diagrama p-h.

  • 3. SISTEMAS DE COMPRESSO A VAPOR DE MLTIPLOS ESTGIOS

    EXEMPLO 3.3.2EQUAES

    )h-h m Q 672e (&& =

    kW 8,20== 7h-8hm W 2cp1 &&

    21 mm m &&& += 42513 hmhmh m &&& +=

    82519 hmhmh m &&& +=

    kW 3,26== 9h-1hm Wcp2 &&

    /sm 0,10537 37 == 21 m V &&/sm 0,05017 39 ==m V2 &&EV

    m. 2

    2VE

    1VE

    .mCD

    CP

    1.m

    1

    CP2

    9

    6 7

    83

    4

    5

    12

    a) a potncia de compresso;b) a vazo volumtrica na

    aspirao do compressor.

    kg/s 20624,0= m1&

    kg/s 77914,0= m2&

    kg/s 98538,0= m&

    kJ/kg 1556,416=9h

    TM-182 REFRIGERAO E CLIMATIZAO