Lista – Refrigeração Refrigeração por compressão de vapor Atenção: Aconselha que o aluno leia as referências bibliográficas sugeridas nos slides da aula. Será permitido o uso do EES, ou outro recurso computacional, para cálculo das soluções e propriedades, propriedades, porém será será cobrado em prova a interpretação interpretação da tabela tabela de propriedades propriedades Na prova não não será permitido permitido o uso de recursos recursos computacionais. computacionais. Nos exercícios básicos básicos aconselho o uso da tabelas termodinâmicas termodinâmicas do livro do Shapiro, enquanto dos exercícios de aplicação o uso das tabelas presentes no livro do Stoecker and Jones Refrigeração Industrial . “
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EXERCÍCIOS BÁSICOS MORAN e SHAPIRO. “Princípios de termodinâmica para engenharia ”. 7ªEdição. LTC.
Capítulo 10 – • • • •
Ciclo Carnot de Refrigeração: 1 a 3; Ciclo de Refrigeração de compressão a vapor – padrão: padrão: 6, 8 e 10; Ciclo com irreversibilidades – 17, 17, 21 e 24; Ciclos em cascata e múltiplos múlti plos estágio: 28 a 33e 39
EXERCÍCIOS COM APLICAÇÃO
1.
Uma instalação frigorífica opera segundo o ciclo padrão de compressão a vapor utilizando refrigerante R22, desenvolvendo 50kW de refrigeração, operando a uma temperatura de evaporação de -10ºC e uma temperatura de condensação de 35ºC. Pede-se: a) O efeito de refrigeração, em kJ/kg; b) A vazão mássica de refrigerante, em kg/s; c) O trabalho de compressão ideal, em kW; d) O deslocamento volumétrico do compressor, em m 3/s; e) O Calor rejeitado para o ambiente externo pelo condensador, em kW; f) O COP da máquina frigorifica; g) O COP da bomba de calor; h) O título e o volume especifico do refrigerante na saída da válvula de expansão; i) O trabalho e compressão real para uma compressão adiabática com eficiência isentrópica de 0,8; j) A temperatura do fluido na saída do compressor real; k) Refaça o problema utilizando R134a e R717.
2.
Um relatório técnico de uma instalação frigorifica apresenta os seguintes dados: ➢ Leitura do manômetro de baixa, 0,1440MPa; ➢ Leitura do manômetro de alta, 1,2883Mpa; ➢ Temperatura do fluido na entrada da válvula de expansão, 30ºC. Sabendo que o referido sistema utiliza R-22 como fluido, enquanto que o esquema da instalação é apresentado na figura abaixo e a pressão atmosférica é a mesma ao nível do mar, pede-se: a) As temperaturas de condensação e evaporação; b) A temperatura do fluido frigorifico na entrada e saída do compressor;
c) Sabendo que o evaporador retira 10kW do interior da câmara frigorifica, calcule o trabalho do compressor e o COP do sistema.
(Observação: A pressão absoluta é dada pela pressão manométrica mais a pressão atmosférica)
(Nos problemas 3 a 8, o liquido deixa o condensador saturado, o evaporador como vapor saturado e as compressões são isoentropicas)
3. a) b) c) d)
4.
Calcular o sub-resfriamento e o superaquecimento de uma máquina de ar condicionado, que opera com R-22, visando o balanceamento frigorifico do equipamento conhecendo-se as leituras abaixo: Leitura do manômetro de alta: 1,7543Mpa; Leitura da temperatura da linha de líquido: 45ºC; Leitura do manômetro de baixa:0,487Mpa; Leitura da temperatura da linha de sucção: 15ºC Um subresfriador de liquido como mostrado na Figura abaixo recebe amônia liquida a 30ºC e subresfria 0,6kg/s a 5ºC. Vapor saturado deixa o subresfriador para o compressor do estágio de alta a -1ºC. Calcule a vazão de amônia que evapora para resfriar o liquido.
5.
Em um sistema de refrigeração, com R22, a capa cidade é de 180kW à temperatura de -30oC. O vapor é comprimido a uma pressão de condensação de 1500kPa. Mais tarde, o sistema é modificado para uma compressão de duplo estágio operando no ciclo mostrado abaixo com resfriamento intermediário a 600kPa, mas sem remoção do vapor produzido pela redução de pressão. a) Calcule a potência requerida pelo compressor simples do sistema original. b) Calcule a potência total requerida pelos dois compressores no sistema modificado.
6.
Um sistema, que opera com R22, tem uma capacidade de 180kW à temperatura de evaporação de -30ºC quando a pressão de condensação é de 1500kPa. a) Calcule a potência requerida para um sistema com um único compressor. b) Calcule a potência total requerida pelo uso de dois compressores no sistema mostrado abaixo, onde não há resfriamento intermediário, porém ocorre remoção do vapor produzido pela redução de pressão a 600kPa.
7.
8.
Um sistema de dois estágios a amônia usando remoção de vapor produzido pela redução de pressão e resfriamento intermediário opera conforme o ciclo abaixo. A temperatura de condensação é de 35ºC. A temperatura de saturação do evaporador de temperatura intermediária é 0oC, e sua capacidade é de 150kW. A temperatura de saturação do evaporador de baixa temperatura é de -40ºC, e sua capacidade é de 250kW. Qual é a vazão de refrigerante comprimido pelo compressor do estágio de alta.
Uma instalação frigorifica de R717-(Amônia) opera entre as temperaturas de evaporação e condensação iguais, respectivamente, a -24ºC e 30ºC. Se a capacidade frigorifica da instalação é de 210kW e o subresfriamento no resfriador de liquido de 10ºC. a) Qual a vazão de fluido refrigerante no evaporador? b) Qual a temperatura do fluido na saída do compressor? c) Qual o COP do sistema.
