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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
CURSO DE ENGENHARIA MECANICA 2013
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_________
CURSO DE ENGENHARIA MECANICA 2013
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?
CURSO DE ENGENHARIA MECANICA 2013
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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CURSO DE ENGENHARIA MECANICA 2013
CURSO DE ENGENHARIA MECANICA 2013
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