Conceitos de Refrigeração para Chillers
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Projeto Demonstrativo para o Gerenciamento Integrado no Setor de Chillers
Conceitos de Refrigeração para Chillers
Execução Implementação
Leonilton Tomaz Cleto
Realização
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Diagrama Pressão x Entalpia (P x h)
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Diagrama Pressão x Entalpia (P x h)
• Indica as propriedades termodinâmicas do fluido refrigerante;
• Permite visualizar processos termodinâmicos e verificar o comportamento de um sistema;
• Cada fluido refrigerante possui um diagrama próprio;
• É utilizado para dimensionar os vários componentes de um sistema.
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Diagrama Pressão x Entalpia (P x h)
Linha de Temperatura
Constante
Entalpia
Pres
são
Líquido Subresfriado Mistura de
Líquido e Vapor
Vapor Superaquecido
Linha de Vapor Saturado
Linha de Líquido Saturado
Ponto CríticoGás
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Evaporador
1
pres
são
entalpia
evaporador
Tev= +5ºC5.16 bar abs
4’4
Efeito de Refrigeração
R-717
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Evaporador
Refrigerante vapor
Mistura de refrigerante Líquido e Vapor
A
D
Ar
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Superaquecimento
pres
são
entalpiasuperaquecimento
{
Ts= 10°CTev= 5°C
5.16 bar abs14’4
R-717
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Superaquecimento
A
D
Ar
p= 5.16 bar abs
Ts= 10ºC
Tev= 5ºC
Superaquecimento = Ts - Tev = 5°C
Tabela – Pressão x Temperatura - R-717
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Evaporador
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Evaporador
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Evaporador Shell & Tube
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Evaporadores a Placas (EPHE)
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Evaporadores Shell & Plate
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Compressor
2
pres
são
entalpia
14’4
compressor
R-717
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Compressor
Refrigerante (VaporSuperaquecido ) a baixa pressão fluindo do evaporador
BA
Refrigerante (VaporSuperaquecido) a alta pressão flui para o condensador
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Calor de Compressão
2iso
pres
são
entalpia
79.2°C
Calor de CompressãoIsoentrópica
13.90 bar abs
14’
Tcd= 36°C
45.16 bar abs
R-717
Tev= 5°C
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Compressor
Alternativo HerméticoAlternativo Semi-Hermético
Resfriado a Ar
Alternativo Semi-HerméticoResfriado por Refrigerante
Rotativo Scroll Hermético
Rotativo ParafusoSemi Hermético
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Compressor
Alternativo Aberto
Rotativo ParafusoAberto
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Compressor
Parafuso – 3 Fusos
Centrifugo Semi-Hermético
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Compressor
Centrífugo – Mancal Magnético
Centrífugo Aberto
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Condensador
B
C
Refrigerante (VaporSuper
aquecido)
Refrigerante líquido
ar externo
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condensador
entalpia
23
Condensador
34°C
subresfriamento
{
pres
são
14’
2’3’ +36°C
4
13.90 bar
R-717
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Subresfriamento
B
C
Refrigerante (VaporSuper
aquecido)
Refrigerante líquido
ar externo
p= 13.90 bar abs Tcd= +36ºC
Ts= +34ºCSubresfriamento = Tcd -Ts = 2°C
Tabela – Pressão x Temperatura - R-717
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Condensador
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Condensador
![Page 27: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/27.jpg)
Condensador
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Condensador a Placas Semi-Soldados
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Condensador Shell & Tube
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Condensador a Ar
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Dispositivo de Expansão
D
CRefrigerante Líquido
Mistura de refrigeranteLíquido e vapor
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Dispositivo de Expansão
dispositivo de expansão
pres
são
entalpia
23
14’
2’3’
4
R-717
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Válvula de Expansão Seca
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Expansão Inundada
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Dispositivos de Expansão
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Ciclo Básico de Refrigeração
Compressor
Condensador
Evaporador
Dispositivo de Expansão
Lado de Alta Pressão
Lado de Baixa Pressão
Linha de descarga
Linha de Sucção
Linha de Líquido
DA
B
C
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Ciclo Básico de Refrigeração
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CONDENSADOR
EVAPORADOR
DISPOSITIVO DE EXPANSÃO
COMPRESSOR
Superaquecimento
Sub-resfriamento
Ciclo Básico de Refrigeração
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Equações Básicas do Ciclo Capacidade Frigorífica: Qev = mRef x (h1 – h4) (kg/s x kJ/kg = kW) ou
Qev = mRef x (h4’ – h4) (kg/s x kJ/kg = kW)
Potência Absorvida:
Wcp = mRef x (h2 – h1) (kg/s x kJ/kg = kW)
Calor Rejeitado: Qcd = mRef x (h2 – h3) (kg/s x kJ/kg = kW)
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Equações Básicas do Ciclo Rendimento Volumétrico do Compressor:
Vol.Comp
1Refvol
Dm v
Rendimento Isoentrópico do Compressor:
12r
12iiso
hhhh
cp
12iRefiso
W)h(hm
suc
volVol.CompRef
Dm
v
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Expansão IndiretaSistema de Água Gelada
![Page 42: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/42.jpg)
Chillers
![Page 43: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/43.jpg)
Chiller (Unidade Resfriadora de Líquido)
![Page 44: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/44.jpg)
Chiller
![Page 45: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/45.jpg)
Chiller por Absorção
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Seleção de ChillersCondensação a Água
Dados Necessários:– Carga Térmica do Edifício
Carga Térmica Total Máxima Carga Térmica Simultânea
– Temperatura de Entrada/ Saída de Água Gelada.– Temperatura de Insuflamento do Ar.– Temperatura de Entrada/ Saída de Água de
Resfriamento.– Temperatura de Bulbo Úmido do Ar.– Requisitos de Eficiência (COP) – Ex. ASHRAE 90.1
– Outros pontos importantes a se considerar:
- Área Disponível (Lay-out).- Máx. Nível de Ruido Permitido.
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Seleção de Chillers – Condensação a Ar
Dados Necessários:– Carga Térmica do Edifício
Carga Térmica Total Máxima Carga Térmica Simultânea
– Temperatura de Entrada/ Saída de Água Gelada.– Temperatura de Insuflamento do Ar.– Temperatura de Bulbo Seco do Ar.– Requisitos de Eficiência (COP) – Ex. ASHRAE 90.1
– Outros pontos importantes a se considerar:
- Área Disponível (Lay-out).- Máx. Nível de Ruido Permitido.
![Page 48: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/48.jpg)
• ventilador• motor do ventilador • borrifador de água
• enchimento• filtro• tanque de água
V E N T ILA D O R A X IA LR E T E N TO R E S D E G O TA S
B A C IA C O LE TO R A
E N C H IM E N TO D E C O N TATO
V E N E Z IA N A PA R A E N T R A D A D E A R
D IS T R IB U IÇ Ã OD E Á G U A
Torre de Resfriamento
![Page 49: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/49.jpg)
Torre de Resfriamento / Dry Cooler
![Page 50: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/50.jpg)
Torre de Resfriamento
![Page 51: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/51.jpg)
Seleção de Torres de Resfriamento
Dados Necessários:– Calor Rejeitado nos Condensadores dos Chillers
Carga térmica do evaporador + Calor de compressão
– Temperatura de Entrada/ Saída de Água.– Temperatura de Bulbo Úmido do Local. – Outros pontos importantes a se considerar:
- Área Disponível (Lay-out).- Máx. Nível de Ruido Permitido.
![Page 52: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/52.jpg)
Condições climáticas
Temperatura de Bulbo úmido (TBU) Pressão Barométrica - Altura -> Nível do Mar Temperatura de bulbo seco (TBS) Umidade relativa (UR)
Médias Máximas de Verão (ABNT ou ASHRAE Fundamentals)
![Page 53: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/53.jpg)
Lay Out de Instalação
Espaço Físico. Dimensões do local. O Equipamento cabe no local?? Há espaço para manutenção?
Tomada e Descarga de ar. Há obstruções que impeçam a tomada e saída do ar? Distâncias Recomendadas pelo fabricante.
![Page 54: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/54.jpg)
Sistema de Água GeladaPrimário/ Secundário
![Page 55: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/55.jpg)
Sistema de Água GeladaBombas de Água
![Page 56: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/56.jpg)
Bombas de Água
Curvas Características
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Bombas de Água
Curva da Bomba x Curva da Instalação
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
vazão em m3/h
altu
ra m
anom
étric
a di
fere
ncia
l em
mca
![Page 58: Conceitos de Refrigeração para Chillers](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081421/5873ea001a28abd72e8b7d7d/html5/thumbnails/58.jpg)
Bombas de Água
Bombas em Paralelocurva resultante de associação de bombas em paralelo
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160Vazão em m3/h
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Bombas de Água
Bombas em ParaleloPonto de operação em associação em paralelo
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140vazão em m3/h