SEMANA 06
CICLOS TERMODINÂMICOS AVANÇADOS
Ciclos Frigoríficos
Problema 1
Pretende-se construir um sistema de arrefecimento de água com uma capacidade de
refrigeração de 100 kW e a funcionar entre as temperaturas de condensação e de evaporação
de, rspectivamente, 34 e 3oC. Pretende-se para isso utilizar um ciclo de absorção utilizando
água como refrigerante e brometo de lítio como absorvente. A temperatura no gerador é
mantida a 80 oC á custa da utilização do calor rejeitado por gases quentes e a temperatura no
absorvedor é mantida a 25 oC. Assuma que a solução à saída do absorvedor está saturada à
pressão do evaporador assim como as soluções à entrada e à saída do gerador. Não ocorre
subarrefecimento à saída do condensador e o fluido a saída do evaporador está no estado
saturado seco. Entre o absorvedor e o gerador é utilizado um permutador de calor como se
esquematiza na Figura. Assumindo que a entalpia do vapor sobreaquecido a baixas pressões
pode ser considerada igual á pressão de saturação á mesma temperatura, desprezando o
trabalho realizado pela bomba e as perdas de carga e de calor para o exterior, determine:
a) O caudal mássico de água no evaporador;
b) O calor fornecido no gerador;
c) O calor rejeitado no absorvedor;
d) A eficiência da máquina frigorifica;
e) A entalpia especifica da solução à entrada do absorvedor.
Problema 2
A Figura abaixo representa esquemáticamente uma instalação frigorifica a Freon
12 com dois evaporadores. O evaporador de baixa temperatura produz vapor
saturado a –20oC e tem uma capacidade de refrigeração de 10 kW, enquanto o
evaporador de maior temperatura produz vapor saturado a 3,1 bar e tem uma
capacidade de refrigeração de 7 kW. Admita que a compressão é isentrópica e que
a pressão à saída do compressor é 10,8 bar. Assuma igualmente que a
condensação se deu por completo (i. e., à saída do condensador o fluido encontrase no estado de liquido saturado).
a) represente o funcionamento do ciclo nos diagramas T,s e p,h;
b) calcule o caudal de Freon 12 que atravessa cada evaporador;
c) calcule a potência absorvida no compressor e no condensador;
d) compare as potências absorvidas pelos diversos componentes.
.
Qout
Condensado
3
2
.
Wc
Válvula
de
laminagem
4
Compressor
1
Evaporador 2
7
Válvula de
laminagem
.
Válvula
de
laminagem
8
Qin,2
5
Evaporador 1
.
Qin,1
6
Problema 3
A Figura abaixo representa esquemáticamente uma instalação frigorofica com um
evaporador e dois níveis de compressão. O evaporador funciona a T1, p1 com
vapor saturado à saída. Admita que a compressão é isentrópica sendo as pressões à
saída do compressor p2 e p4, respectivamente. Assuma igualmente que a
condensação se deu por completo (i. e., á saída do condensador o fluido encontrase no estado de liquido saturado).
a) represente o ciclo nos diagramas T,s e p,h;
b) como determinaria a fracção de caudal (1-x) que atravessa o evaporador? E
as condições do fluido á entrada do segundo compressor?
.
Qout
Condensado
5
4
(1)
.
Wc
Válvula
de
laminagem
6
Compressor
(1)
3
9
Permutador de
contacto directo
Tanque de
flash
2
7
Wc
(1-x)
Válvula
de
laminagem
.
(1-x)
Compressor
.
Qin,2
8
1
Evaporador 1
(1-x)
.
Qin,1