apostila refrigeração

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APOSTILA SENAI/KOMECO

CONCEITOS BSICOSENERGIA Energia o elemento que causa transformaes na natureza e tambm pode ser considerado a capacidade de realizao de trabalho. Existem na natureza as seguintes formas de energia: Mecnica, Trmica, Luminosa, Cintica, Dinmica, Sonora, Eltrica e Radioativa. CALOR uma forma de energia transferida de um corpo para outro, devido s diferenas de temperatura entre os mesmos. Existem dois tipos de calor: Sensvel e Latente. considerado Calor Sensvel o processo de transferncia de calor o qual ocorre uma variao da temperatura do corpo, neste processo no existe mudanas de fase. considerado Calor Latente o processo de transferncia de calor o qual ocorre a mudana de fase do corpo, neste processo no ocorre variao de temperatura nos corpos.

Recipiente com gua sendo aquecido por uma fonte de calor TRANSFERNCIA DE CALOR Quando existe uma diferena de temperatura entre dois sistemas (duas regies), a mesma tende a desaparecer espontaneamente, pelo aparecimento da forma de energia calor. Ao conjunto de fenmenos que caracterizam os mecanismos da transmisso de energia na forma de calor denomina-se Transferncia de Calor. Teoricamente a transferncia de calor pode ocorrer isoladamente por conduo, conveco ou radiao. No entanto, praticamente, as trs formas citadas ocorrem simultaneamente, ficando a critrio do interessado o estudo da possibilidade de serem desprezadas uma ou duas das formas, em funo do problema analisado. TRANSFERNCIA DE CALOR POR CONDUO A transferncia de calor por conduo se d atravs da interao entre molculas adjacentes de um material, e diretamente proporcional ao potencial da fora motriz (que para o caso a diferena de temperatura) e inversamente proporcional resistncia do sistema, que por sua vez dependente da natureza e da geometria do mesmo.

1 Senai Itaja/SC

Transferncia de calor por conduo

TRANSFERCIA DE CALOR POR CONVECO A conveco o processo de transferncia de calor executado pelo escoamento de um fluido, que atua como transportador de energia, a qual por sua vez transferida de uma superfcie (ou para uma superfcie). A conveco intensamente influenciada pelas caractersticas do escoamento do fluido, tais como: perfil de velocidades, turbulncia, etc.

Transferncia de calor por conveco TRNSFERNCIA DE CALOR POR RADIAO A transferncia de calor por radiao se d como resultado do deslocamento de ftons de uma superfcie para outra. Ao atingir uma superfcie, esses ftons podem ser absorvidos, refletidos ou transmitidos. A energia irradiada por uma superfcie definida em termos do seu poder emissivo.

Calor transferido por radiao UNIDADE DE MEDIDA DE CALOR A quantidade de calor medida por caloria, ou seja, a quantidade de calor necessria para elevar a temperatura de um grama de gua, um grau centgrado. No Sistema Internacional de Unidades, empregamos a unidade joules para avaliarem-se as trocas de energia trmica. Nos pases de lngua inglesa, a unidade adotada BRITISH THERMAL UNIT, mais conhecida pela sua abreviao BTU. 2 Senai Itaja/SC

BTU a quantidade de energia calorfica necessria para elevar a temperatura a uma libra de gua em um grau Fahrenheit. Existem outras unidades de medidas como kcal/h (quilo caloria por hora) e TR (tonelada de refrigerao), os quais so utilizados com freqncia para definir a capacidade trmica de um sistema de refrigerao. Para realizar a converso de unidades, utilizam-se as comparaes abaixo: 1 TR = 12.000 BTU/h = 3,517 kW 1 BTU/h = 3,97 kcal/h

TEMPERATURA E ESCALAS TERMOMTRICAS A temperatura esta associada agitao molecular de um corpo. Quanto mais quente um corpo, maior sua agitao molecular. A sensao de quente ou frio relativa, pois sempre usaremos nosso corpo como referncia. Os equipamentos mais comuns para se medir temperatura so os termmetros. Eles contm em seu interior um fluido que se dilata com o recebimento de calor (por exemplo o mercrio, Hg) e possuem escalas graduadas que permitem aferir se um corpo est mais quente ou mais frio que outro. Diversas escalas de temperatura so encontradas na atualidade como Kelvin (K), Celsius (C), Fahrenheit (F) e Rankine (R). Nos dias de hoje temos tambm outros dispositivos que utilizam o comportamento eltrico dos materiais para produzir sinais eltricos como os termopares e termo resistncias. Para realizarmos a transformao de uma temperatura para outra podemos utilizar diversas equaes para converso como segue:

Obs.:Para obter a convero desejada a esquerda da igualdade , entre com o valor de temperatura disponivel a direita.

Escalas termomtricas para medio de temperatura 3 Senai Itaja/SC

PRESSO Presso a fora exercida por unidade de rea, pode ser descrita como a medida de intensidade de uma fora, em um dado ponto da superficie de contato. a relao entre a fora aplicada e uma determinada rea, expressa pela equao;

P = Presso

F = Fora

A =rea

Um exemplo de presso muito comum a atmosfrica, a qual estamos sujeitos. Esta presso resultado da camada de ar sobre nossos corpos e avaliada em 101325 pascal ou 1 atmosfera (1 atm). Para fins prticos pode-se arredondar esta presso para 100000 Pa que exatamente igual a 1 bar. Voc pode observar ainda que, esta presso equivale a termos uma coluna d'gua de cerca de 10,33 metros sobre nossas cabeas e desta forma, cada vez que um mergulhador desce 10 metros percebe um aumento de 1 atmosfera. Em um sistema de refrigerao h presses elevadas (da ordem de 20 bar), muito maiores que a atmosfera, porm em diversas situaes somos obrigados a trabalhar com presses pequenas e at mesmo com vcuo, se definirmos a presso de um gs tendo como referncia a atmosfrica, ento esta chamada de presso relativa ou manomtrica. Seno, a presso dita absoluta. Vou lhe dar um exemplo: Uma garrafa de fluido refrigerante tem presso manomtrica de 90000 pascal. Logo, sua presso absoluta de 191325 Pascais (aproximadamente 2 atmosferas).

NVEL DE PRESSO PRESSO MANOMTRICA

PRESSO ABSOLUTA

PRESSO ATMOSFRICA

VCUO Representao esquemtica dos nveis de pressoTRANSFORMAO DE UNIDADES DE PRESSO

4 Senai Itaja/SC

VCUO Um vcuo perfeito a ausncia total de presso, isto s encontrado fora da terra no espao sideral. Qualquer espao que contenha um gs a uma presso menor que a da atmosfera, considerado como estando em condies denominadas de vcuo parcial. Portanto qualquer valor de presso medido abaixo da presso atmosfrica e acima do vcuo absoluto considerado vcuo parcial. ESTADOS FSICOS DA MATRIA A matria pode existir em trs diferentes estados ou fases: slido, lquido e gasoso. Por exemplo; a gua um lquido, porem esta substancia pode existir como gelo, que um slido, ou como vapor que um gs. Estado Slido: Um material no estado slido tem uma quantidade relativamente pequena de Energia. As molculas do material se encontro unidas de forma bastante compacta. Portanto um material no estado slido tem uma estrutura molecular rgida, na qual a posio de cada molcula encontra-se mais ou menos fixa, limitando-se a um movimento simplesmente vibratrio, que depende da quantidade de energia contida no slido. Estado Lquido: As molculas de um material no estado lquido possuem mais energia que as de um material no estado slido, neste caso as molculas no esto dispostas de forma to compacta. Esta maior quantidade de energia permite as molculas vencer, ate certo nvel, a fora de atrao que as une, dandoas maior liberdade de movimento. Podem movimentar-se livremente uma em relao a outra dando a possibilidade de escoar e adquirir a forma do recipiente que as contenham. Estado Gasoso (Vapor): As molculas de um material no estado gasoso possuem uma quantidade de energia ainda maior que as de um material no estado lquido. Possuem energia suficiente para vencer todas as foras de atrao. Elas de movimentam em velocidades elevadas colidindo entre si e com as paredes do recipiente em que esto armazenadas. Seus recipientes tm que ser vedados para impedir que o gs escape. MUDANAS DE ESTADO Muitas matrias sob condies de temperatura e presso apropriadas, podem existir em qualquer forma fsica da matria. Mostraremos que a quantidade de energia apresentada pelas molculas de determinado material determina, no somente a temperatura do material, como tambm qual dos trs estados fsicos apresentar em um momento particular. Em outras palavras, a adio ou remoo de calor pode produzir uma mudana no estado fsico do material.

Mudanas de estado em funo da quantidade de calor

5 Senai Itaja/SC

Para gravar Evaporao a passagem de um determinado fludo da fase lquida para a gasosa. Para fazer essa passagem a substancia necessita absorver calor. Ponto de ebulio o nome dado temperatura onde essa mudana ocorre (tambm pode ser chamada de temperatura de evaporao).

Condensao a passagem de um determinado fludo da fase gasosa para fase lquida. Para fazer essa passagem a substancia necessita dissipar calor. A temperatura onde essa mudana ocorre chamada de temperatura de condensao.

PRESSO x TEMPERATURA A temperatura de evaporao dos fludos refrigerantes, est diretamente ligada presso, ou seja, quanto menor a presso, menor a temperatura de evaporao.

EXPERINCIA COM VCUO Adiciona-se gua em um recipiente vedado equipado com uma vlvula qual se possvel conectar uma mangueira. Essa mangueira estar conectada a um manovcuometro e uma bomba de vcuo. Ao colocar a bomba de vcuo em funcionamento e essa succionar o ar existente no recipiente a presso do mesmo comeara a diminuir, conforme essa presso diminuir a temperatura de evaporao diminuir, at o ponto em que a gua comear a evaporar a temperatura ambiente.

CICLO DE REFRIGERAOCICLO TERICO DE REFRIGERAO POR COMPRESSO DE VAPOR Refrigerao a remoo de calor, logo pode-se dizer que o processo de evaporao e condensao so utilizados na obteno da refrigerao O termo evaporao usado em refrigerao indicando que o lquido est fervendo, ou seja, em