trabalho de avac

7/28/2019 Trabalho de Avac

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Engenharia das Energias Renovveis e Ambiente

Unidade de AVAC e Frio Industrial

Sistemas de refrigerao por adsoro

Docente:

Joo Rocha n 14596

Discente:

Eliseu Monteiro


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ndiceIntroduo ..................................................................................................................................... 3

Desenvolvimento........................................................................................................................... 3

Sistemas de refrigerao............................................................................................................ 3

Etapas de um ciclo ideal de refrigerao .............................................................................. 3

Diagramas de fases do ciclo de fluido refrigerante ............................................................... 7

Sistemas de refrigerao por absoro ...................................................................................... 7

Ciclo de adsoro .................................................................................................................. 8

Tipos de sistema de adsoro ................................................................................................ 9

Fluidos refrigerantes para refrigerao por absoro .......................................................... 12

Concluso................................................................................................................................ 13

Bibliografia ................................................................................................................................. 13


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Introduo

Foi proposto na unidade curricular de AVAC e frio industrial a realizao de um trabalho a

cerca dos sistemas de refrigerao por adsoro.

Existe vrios sistema de refrigerao, o mais utilizado o do ciclo de refrigerao comcompressor, mais no o nico, o sistema de refrigerao por absoro utiliza energia trmica

de uma fonte de calor para manter este ciclo, se considerarmos questes econmicas,

ambientais, de oferta insuficiente de energia eltrica ou quando se dispe de fontes residuais

de calor, oriundas de processos, que, de outra forma, no seriam aproveitadas, e at mesmo a

energia solar, o sistema de refrigerao por Absoro, pode ser alternativa interessante.

Desenvolvimento

Sistemas de refrigerao

A refrigerao e um ato de diminuio da temperatura de um determinado espao, essa

diminuio de temperatura pode ser mais acentuada ou no dependendo da finalidade e

do produto que pretendemos refrigerar. Como por exemplo para conservar a carne

necessitamos de uma temperatura mas negativa do que para refrigerar as frutas e para

refrigerar um local frequentado por humanos a temperatura no deve ser muito baixo

(cerca de 20 a 25C).

Para diminuir a temperatura necessrio retirar o calor do meio a que queremos

refrigerar atravs do ciclo termodinmico (uma serie de processos de troca de calor,

onde o transcuro de todos eles, o sistema volta ao estado inicial). O calor e transferido

do local onde queremos refrigerar para o exterior.

Segundo a primeira lei da termodinmica os sistemas tende a evoluir espontaneamente

dos sistemas com maior temperatura para os de menor temperatura, no sendo possvel

o contrrio, por isso para termos uma refrigerao precisamos de fornecer trabalho para

forar a temperatura a evoluir de um sistema mais frio para um sistema mais quente.

Etapas de um ciclo ideal de refrigeraoEvaporao esta operao acontece no espao que queremos refrigerar, acontece por

transferncia de calor do espao a refrigerar a um fluido refrigerante.


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O fluido refrigerante entre nessa operao na forma lquida e a baixa presso e vai

absorver o calor do meio tornando em vapor, que seguidamente vai ser retirado atravs

da compresso.

A capacidade de refrigerao expressa em watt e dada pela equao:

Qf= m(h2 - h4)

Tem de entrar na forma lquida e a baixa presso porque segundo a diagrama de fases

um fluido com baixa presso tem uma temperatura de ebulio muito menor do que a

TPN. A presso e diretamente proporcional a temperatura de ebulio.

(Curso de refrigerao)

Compresso a funo do compressor comprimir o fluido refrigerante elevando a sua

presso do fluido, ou seja o trabalho to compressor e fazer a diminuio da presso noevaporador e aumentar a presso no condensador.

Num ciclo ideal a compresso considerado adiabtica reversvel mas no e o que

acontece na realidade.

A potencia da compresso e mediada em watt e sua respetiva equao :

Wc = m(h2 - h1)


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Para realizar a compresso e necessria fornecer energia para o compressor que pode ser

a forma de energia eltrica, calorifica, ou atravs de combustveis liquidas e gasosas

(gs).


Condensao a condensao e a etapa onde ocorre a dissipao do calor absorvido no

evaporador, o calor carregado pelo fluido na forma de vapor (gs saturado) e rejeitado e

o fluido retorna a sua forma liquida (condensao).

O calor rejeitado tambm expressa em watt e a equao :

Qq = m(h2 - h3)

O calor e transferido do fluido refrigerante para o meio, que normalmente agua ou ar

mais frequente o ar.


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Expanso a etapa onde ocorre uma perda brusca da presso, mas esta perda de

presso e controlada que vai reduzir a presso do fluido da presso de compensao

(maior presso) para a presso de evaporao, em um ciclo ideal e considerado

isentlpica. h3 = h4

(REAR)


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Diagramas de fases do ciclo de fluido refrigerante

(Prova Engenharia Mecnica)

Sistemas de refrigerao por absoro

O sistema de refrigerao por absoro foi inventado pelo francs Ferdinand Cami e

tirou uma patente nos E.U.A. em 1860. O primeiro uso do sistema em Estados Unidos

foi provavelmente feito pelos Estados Confederados durante a Guerra Civil parasuprimento de gelo natural que havia sido cortado pelo norte.

O ciclo de absoro similar em certos aspetos ao ciclo de compresso de vapor. No

sistema de compresso de vapor usa um compressor para transformado o vapor de baixa

presso do evaporador em vapor de alta presso que entregue ao condensador. O

sistema de absoro primeiro absorve vapor de baixa presso em um lquido absorvente

apropriado. Incorporado no processo de absoro h a converso de vapor em lquido,

processo similar ao de condensao, o passo seguinte elevar a presso do lquido


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com uma bomba, e o passo final liberar o vapor do lquido absorvente por adio de

calor.

O ciclo de absoro referido como ciclo operado a calor porque a maior parte do custo

de operao associada com o fornecimento de calor que libera o vapor do lquido dealta presso. Existe algum trabalho (mecnico) para acionar a bomba no ciclo de

absoro, mas a quantidade mnima, se comparada com o ciclo de compresso.

Sistemas de absoro so baseados em combinaes de substncias que possuem

propriedades no usuais: Uma substncia ir absorver a outra sem interao qumica

entre elas. A absoro ir acontecer quando uma dessas estiver em uma temperatura

mais baixa e a separao quando esta estiver numa temperatura mais alta.

Ciclo de adsoro

(Escola Tecnica Proficional)


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O ciclo bsico de refrigerao por absoro opera com dois nveis de presso,estabelecidos pelas temperaturas de evaporao e condensao, respetivamente. AFigura mostra um esquema de um ciclo bsico de refrigerao por absoro e seuscomponentes principais. Pela figura se pode observar que o ciclo contm dois circuitos,o circuito da soluo e o circuito de refrigerante. As setas indicam o sentido deescoamento do refrigerante e da soluo, e tambm o sentido do fluxo de calor entrandoou saindo do ciclo. No gerador, calor de uma fonte a alta de temperatura adicionado aociclo a uma taxa , fazendo com que parte do refrigerante vaporize temperatura degerao , e se separe da soluo. Esse vapor de refrigerante segue para o condensador,onde o calor de condensao removido do ciclo, por meio de gua ou ar, a uma taxa,fazendo com que o refrigerante retorne para a fase lquida temperatura decondensao. O refrigerante lquido, alta presso, passa por uma vlvula de expanso -VEX, onde ocorre uma brusca queda de presso associada com a evaporao de uma

pequena parcela do refrigerante. Esse fenmeno, conhecido como expanso, faz cair a

temperatura do refrigerante, que segue ento para o evaporador. No evaporador, orefrigerante lquido, a uma baixa presso e a uma baixa temperatura, retira calor domeio que se deseja resfriar a uma taxa , retornando novamente para a fase de vapor temperatura de evaporao . No gerador, aps a separao de parte do refrigerante, asoluo remanescente torna-se uma soluo fraca ou pobre em refrigerante. Essasoluo pobre, a uma alta temperatura e a uma alta presso, passa por uma vlvularedutora de presso - VRP, tem sua presso reduzida ao nvel da presso de evaporaoe segue para o absorvedor. No absorvedor, a soluo absorve vapor de refrigeranteoriundo do evaporador, tornando-se uma soluo forte ou rica em refrigerante. O

processo de absoro exotrmico, e para que esse processo no sofra interrupo, ocalor de absoro precisa ser removido do ciclo a uma taxa, de forma a manter constantea temperatura de absoro. Uma bomba de recirculao de soluo - BSC responsvel

por, simultaneamente, elevar a presso e retornar a soluo rica para o gerador,garantindo assim a continuidade do ciclo. Vale destacar que o condensador e geradoresto submetidos uma mesma presso, presso de alta do sistema, e por isso, emalguns equipamentos comerciais, so abrigados em um mesmo vaso. Da mesma forma,o evaporador e o absorvedor esto submetidos mesma presso, presso de baixa dosistema, e eventualmente abrigados em um mesmo vaso.

Tipos de sistema de adsoro

Sistemas de absoro so baseados em combinaes de substncias que possuem

propriedades no usuais: Uma substncia ir absorver a outra sem interao qumica

entre elas. A absoro ir acontecer quando uma dessas estiver em uma temperatura

mais baixa e a separao quando esta estiver numa temperatura mais alta. Se essa

substncia for um slido o processo ser chamado de adsoro, se ela for lquida,

absoro.


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Sistemas de absoro so classificados como:

Sistemas intermitentes; Sistemas contnuos;

Estes sistemas possuem vrias aplicaes, so elas:

Domstica; Veculos; Hotis; Industrial; Condicionamento de ar.

Tambm podem ser classificados quanto a sua fonte de calor:

Querosene; Gs natural; Vapor; Energia eltrica; Energia solar.

Sistemas intermitentes - Para locais que no tem gs ou eletricidade como fonte de

energia, os ciclos de refrigerao conhecido como super fex e true code so

convenientes. O ciclo usado no sistema de absoro intermitente similar ao princpio

de Faraday, mas tem algumas propriedades diferentes.

Na figura 3, a amnia misturada com gua em um tanque vedado ou gerador. Em

seguida um queimador a querosene o aquece. O calor vindo do queimador retira a

amnia da mistura na forma de vapor. Este vapor forado pra cima por uma bombaatravs de um condensador. O condensador fica imerso em um tanque de gua no alto

do refrigerador.

A gua contida no tanque refrigera o vapor de amnia contido no condensador que se

condensa a uma presso alta. Esta amnia lquida flui atravs de um cano para um

tanque ( "liquid receiver"). A partir da ela passa para o evaporador, que imerso em sal

moura. O tanque isolado termicamente.


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O processo continua por um curto espao de tempo at que o querosene acabe. O

absorvedor esfria at a temperatura do sistema, entretanto a amnia evapora em

temperaturas mais baixas no evaporador, isto ocorre porque como o gerador esfria ele

tende a reabsorver o vapor de amnia. Portanto isso reduz a presso e permite que a

amnia lquida no evaporador entre em ebulio a uma temperatura baixa. Esta ebulio

causa o efeito de refrigerao desejado.

Sistemas contnuos - O sistema mais geralmente construdo utiliza gua, amnia e

hidrognio. Quando o sistema refrigera continuamente chamado de sistema de

absoro contnua. Um ciclo de refrigerao contnua opera automaticamente atravs do

uso de controladores automticos.

Muitas empresas possuem variaes do sistema bsico. No entanto o princpio de

operao sempre o mesmo. O queimador aceso e seu calor fornecido para o

gerador. Vapor de amnia separado da soluo, ento flui para cima atravs do tubo

coador. Essa soluo levada para cima at atingir o separador.

A maior parte da soluo lquida depositada no fundo do separador e flui para o

absorvedor. O vapor de amnia est com uma densidade menor, assim ele sobe atravs

de um tubo at o condensador. Ento a amnia condensada cai no evaporador.

A grande quantidade de hidrognio presente no evaporador permite que a amnia

evapore. Isto ocorre a uma baixa presso e uma baixa temperatura (princpio de Dalton).

Durante a evaporao a amnia retira calor do compartimento de refrigerao. Este

vapor de amnia se mistura com o hidrognio que estava no evaporador.

Ento a fraca soluo de amnia flui por gravidade pelo separador. Ela desce para otopo do absorvedor (Nota: Uma soluo "fraca" possui pouco vapor de amnia

absorvido. Uma soluo forte possui uma grande quantidade de vapor de amnia

dissolvido). Na parte superior do absorvedor, a soluo encontra a mistura de gs

hidrognio e vapor de amnia vinda do evaporador. A fraca e razoavelmente fria

soluo absorve o vapor de amnia. O gs hidrognio e fica livre visto que no se

mistura com a gua. Como o hidrognio tambm possui uma densidade pequena ele

sobe at a parte superior do absorvedor, dali ele retorna para o evaporador.


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O absorvedor possui aberturas para troca de calor com o ar. O resfriamento da soluo

fraca ajuda a reabsoro de gs amnia da mistura gs hidrognio-vapor de amnia.

Quando a gua absorve vapor de amnia uma quantidade considervel de calor liberada. As aberturas de ventilao removem esse calor permitindo que a refrigerao

continue. A mistura lquida de gua e amnia volta para o gerador e o ciclo recomea.

Fluidos refrigerantes para refrigerao por absoro

Amnia-gua Amnia-gua-hidrognio gua-brometo de ltio

Os sistemas de refrigerao por absoro, utilizando a soluo binria amnia-gua,passaram a ser empregados comercialmente, a partir de 1859, com o intuito de produzirgelo. Nesses sistemas, a gua faz o papel do fluido secundrio, ou seja, responsvel

por absorver os vapores de amnia. Por utilizarem amnia como refrigerante, cujatemperatura de congelamento de -77C, tais sistemas so hoje normalmenteempregados no campo da refrigerao, em grandes instalaes industriais, querequeiram temperaturas inferiores a 0C. Contudo, o uso da soluo amnia-gua se

estendeu, a partir das dcadas de 1960 e 1970, para equipamentos de ar condicionado depequeno a mdio porte (10 a 90 kW), com condensao a ar, no resfriamento e nacalefao de instalaes residenciais e comerciais.

O sistema de refrigerao por absoro utilizando amnia-gua-hidrognio, tambmconhecido como sistema por difuso, foi desenvolvido em 1920 pelos suecos Baltazarvon Platen e Carl Munters. Tem como base o ciclo amnia-gua, com a adio dehidrognio para equalizar a presso em todo o sistema. Empregado em refrigeradoresresidenciais e veiculares, o ciclo no possui bomba de recirculao de soluo, fazendocom que esses equipamentos sejam extremamente silenciosos.

A utilizao da absoro com soluo de gua-brometo de ltio, se deu a partir de 1946com a disseminao do uso do condicionamento do ar para resfriamento e calefao deambientes. Nesse sistema, a gua desempenha o papel do refrigerante, enquanto umasoluo de gua-brometo de ltio o agente absorvente. Por utilizar gua comorefrigerante, cuja temperatura de congelamento 0C, sua utilizao restrita aaplicaes com alta temperatura de evaporao, ar condicionado por exemplo.Atualmente, instalaes centrais de ar condicionado em grandes edifcios, utilizamequipamentos de absoro, com condensao a gua, fabricados nas capacidades de 352a 5.275 kW.


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Concluso

Bibliografia

Curso de refrigerao. (s.d.). Obtido de http://www.mundomaq.com/curso__geladeiras

Escola Tecnica Proficional. (s.d.). Obtido de

http://www.escolaprofissional.com.br/refrigeracao-por-adsorcao/

Prova Engenharia Mecnica. (s.d.). Obtido de pucrs enade:

http://enadepucrs.uni5.net/enadepucrs/prova-engenharia-grupo-iii/

REAR. (s.d.). Obtido de

http://www.rearonline.com.br/produto/43030069/valvula+de+expansao+r134+ten+2+corpo+

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