Universidade Agostinho NetoFaculdade de Engenharia

Curso de Engenharia Mecânica

CLIMATIZAÇÃO & REFRIGERAÇÃO

AULA 2

SUMÁRIO1. CAP I - INTRODUÇÃO

CURSO DE ENGENHARIA MECANICA 2013

MÉTODOS DE OBTENÇÃO DE FRIO – PRODUÇÃO, CONSERVAÇÃO, APLICAÇÃO

TEORIA DA REFRIGERAÇÃO

CONCEITOS TERMODINAMICOS FUNDAMENTAIS

FORMAS DE TRANSFERENCIA DO CALOR

SISTEMAS DE UNIDADES

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CAPITULO I-INTRODUÇÃO

APLICAÇÕES ? UTILIDADE DIA-A-DIA

Termodinâmica

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Transmissão de calor e de Massa

Mecânica dos fluidos

Qual ??? (A)

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Qual??? (B)

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Qual??? (C)

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APLICAÇÕES

Termodinâmica_________

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Transmissão de calor e de Massa________

Mecânica dos fluidos______

A

B

C

OBJECTIVO GERAL DA AULA Nº1

interpretar a evolução e aessência dos sistemasfrigoríficos

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OBJECTIVOS ESPECÍFICOS DA AULA Nº1

Relembrar conceitos fundamentais de

termodinâmica, transferenciade calor e massa e, mecânica

dos fluidos

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História Térmica do Produto

O QUE É REFRIGERAÇÃO?

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Baixar a temperatura de um corpo até a Temperatura Ambiente

ARREFECER (cooling)

História Térmica do Produto

• REFRIGERAR (refrigeration)

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Baixar a temperatura de um corpo desde a Temperatura Ambiente até a Temperatura de Congelação

História Térmica do Produto

CONGELAR (freezing)

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Baixar a temperatura de um corpo aquém da sua Temperatura de congelação

História Térmica do Produto

– REFRIGERAÇÃO

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Ramo da ciência que estuda os Processos de Redução e Conservação da Temperatura em determinado Espaço ou Corpo, abaixo da temperatura do Ambiente que o rodeia.

(Infantas, 2001)

Conjunto de Meios para controlar a Temperatura e Humidade Relativa tanto para viabilizar

processos, conservar produtos ou trazer conforto . (Dicionários)

História Térmica do Produto

Século VII - Refrigeração Natural

• Micro organismos (micróbios e bactérias)

• Frio natural (gelo e neve)

• Conservação artificial ( salga, fumagem, vinagre, açúcar, etc.)

Século XVIII - Revolução Agrária

• Esterilização (Latas por esterilização do calor e exclusão de ar. NICOLAS APPERT 1795)

• Gelo em grande escala (Rios , lagos e icebergs)

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História Térmica do Produto

Século XIX - Revolução Industrial

• Refrigeração artificial ( Máquina frigorifica 0ºC, lavador de ar)

• Congelação alimentos (Comércio de Carne)

• Refrigerantes naturais (Ar, CO2, H2O, NH3)

Século XX - Automatismos

• Refrigeração industrial ( automática, electricidade)

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História Térmica do Produto

• Refrigeração Ecológica ( Substituição dos CFC , HCFC)

• Impacto Energético (refrigerantes com Alta Relação de Compressão)

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• Seculo XXI – Digital (TICs)

Produção do Frio - Efeito Refrigerante

FUSÃO DO GELO MISTURA REFRIGERANTE

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Produção do Frio - Efeito Refrigerante

JOULE THOMSONEVAPORAÇÃO DELÍQUIDO

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DISTRIBUIÇÃO DO FRIO

EXPANSÃO DIRECTA EXPANSÃO INDIRECTA

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CONSERVAÇÃO DO FRIO

FRIGORÍFICO BEBIDAS CÂMARA FRIGORÍFICA

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Aplicações do Frio

FABRICAÇÃO DE GELO CONSERVAÇÃO PERCÍVEIS

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Aplicações do Frio

AR CONDICIONADO CIRURGIA/MEDICINA

• Anestesia

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Aplicações do Frio

• CRIOGENIA (GNL – 162ºC)

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PROCESSOS INDUSTRIAIS

ULTRACONGELAÇÃO

Leis da Termodinâmica

Primeira Lei

• Lei da Conservação de Energia

• Energia

• Calor Trabalho

Segunda Lei

• Lei da Transmissão de Energia ( sentido dos processos)

• Exergia

• Calor Trabalho

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CONCEITOS FUNDAMENTAISSISTEMA TERMODINAMICORegião do espaço objecto de estudo

VIZINHANÇAEspaço exterior ao sistema com o qual interactua.

FRONTEIRALimite do sistema, separando-o da vizinhança. Fixa ou Móvel

SISTEMA FECHADOTroca energia com a vizinhança, conservando a massa.

SISTEMA ABERTOTroca energia e massa com o exterior

ESTADO TERMODINAMICOSituação em que o sistema se encontra. Caracteriza-se pelas suas propriedades. Define-se por 2 propriedades intensivas

TRANSFORMAÇÃO\PORCESSOOcorre ao variar algumas das propriedades provocando a mudança para outro estado.

CICLOÉ uma sequência de processos onde o estado inicial e final do sistema coincidem.

.

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CONCEITOS FUNDAMENTAIS

Liquido que não suporta mais vapor

Temperatura a qual se dá a mudança de faseTemperatura de Saturação (TSAT)

Liquido Saturado

Vapor Saturado Vapor que não suporta mais Líquido

Vapor SobreaquecidoVapor a temperatura acima da Saturação

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ESTADOS DA SUBSTANCIA PURA

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CONCEITOS FUNDAMENTAIS

Relação matemática que correlaciona:

Pressão , Temperatura e Volume Específico

(Sistema em equilíbrio termodinâmico.)

Pv = RT

EQUAÇÕES DE ESTADO

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Equação dos Gases Ideais

Refrigerantes compostos de hidrocarbonetos fluorados

TABELAS TERMODINAMICAS DOS FLUIDOS REFRIGERANTES

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TABELAS TERMODINAMICAS DOS FLUIDOS REFRIGERANTES

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DIAGRAMA DE MOLLIER

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TRANSFERENCIA DE CALOR

CONDUÇÃO

CONVECÇÃO

RADIAÇÃO

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CONDUÇÃO

2

1

TQ 2 kL

rr

ln

Lei de Fourier

Q = k A (∆T/∆x)

K , condutividade térmica

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CONDUÇÃO

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CONDUÇÃO

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CONVECÇÃO

Coeficiente de convecção entre o ar e a parede em câmaras frigoríficas

Ar externo α= 29,0 W/m2.K (25 kcal/h.m2.ºC),

Ar internoαvaria entre 8,15 e 17,45 W/m2.K (7 a 15 kcal/h.m2.ºC)

Lei de Newton

Q =α A ∆T

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RADIAÇÃO

Absorvida

Transmitida

Refletida Emissividade

cs→ Constante de Stefan-Boltzman (5,669 x 10-8 W/m2.K4)

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SISTEMAS DE UNIDADES

SISTEMA INTERNACIONAL

• Comprimento m

• Massa kg

• Tempo s

• Temperatura K

• Pressão Pa

• Energia J,kcal, Frigoria

• Potencia kW

• Potencia Especifica kcal/kWh

SISTEMA INGLÊS

• Comprimento pé,ft

• Massa libra,lb

• Tempo s

• Temperatura F

• Pressão lb/in2, psi

• Energia Btu

• Potencia Hp, Btu/h, TON

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SISTEMAS DE UNIDADES - Potência

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Central de aproveitamento de gelo a partir do rio Hudson , 1888

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Tarefa

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CONVERSÃO DE UNIDADES

QUAL A CAPACIDADE FRIGORIFICA INSTALADA NESTA SALADE AULAS (109), SABENDO QUE ESTÃO EMFUNCIONAMENTO 6 UNIDADES DO TIPO SPLIT, SENDO1. 2(DUAS) unidades de 24 000 BTU/h2. 3(TRÊS) unidades de 18 000 BTU/h3. 1(uma ) unidade de 12 000 BTU/ H