Conceitos de Refrigeração para Chillers

Projeto Demonstrativo para o Gerenciamento Integrado no Setor de Chillers

Conceitos de Refrigeração para Chillers

Execução Implementação

Leonilton Tomaz Cleto

Realização

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.


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

Evaporador

1

pres

são

entalpia

evaporador

Tev= +5ºC5.16 bar abs

4’4

Efeito de Refrigeração

R-717

Evaporador

Refrigerante vapor

Mistura de refrigerante Líquido e Vapor

A

D

Ar

Superaquecimento

pres

são

entalpiasuperaquecimento

{

Ts= 10°CTev= 5°C

5.16 bar abs14’4

R-717

Superaquecimento

A

D

Ar

p= 5.16 bar abs

Ts= 10ºC

Tev= 5ºC

Superaquecimento = Ts - Tev = 5°C

Tabela – Pressão x Temperatura - R-717

Evaporador

Evaporador

Evaporador Shell & Tube

Evaporadores a Placas (EPHE)

Evaporadores Shell & Plate

Compressor

2

pres

são

entalpia

14’4

compressor

R-717

Compressor

Refrigerante (VaporSuperaquecido ) a baixa pressão fluindo do evaporador

BA

Refrigerante (VaporSuperaquecido) a alta pressão flui para o condensador

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

Compressor

http://www2.mat.dtu.dk/info/experiencing/scroll

Compressor

Alternativo HerméticoAlternativo Semi-Hermético

Resfriado a Ar

Alternativo Semi-HerméticoResfriado por Refrigerante

Rotativo Scroll Hermético

Rotativo ParafusoSemi Hermético

Compressor

Alternativo Aberto

Rotativo ParafusoAberto

Compressor

Parafuso – 3 Fusos

Centrifugo Semi-Hermético

Compressor

Centrífugo – Mancal Magnético

Centrífugo Aberto

Condensador

B

C

Refrigerante (VaporSuper

aquecido)

Refrigerante líquido

ar externo

condensador

entalpia

23

Condensador

34°C

subresfriamento

{

pres

são

14’

2’3’ +36°C

4

13.90 bar

R-717

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

Condensador

Condensador

Condensador

Condensador a Placas Semi-Soldados

Condensador Shell & Tube

Condensador a Ar

Dispositivo de Expansão

D

CRefrigerante Líquido

Mistura de refrigeranteLíquido e vapor


dispositivo de expansão

pres

são

entalpia

23

14’

2’3’

4

R-717

Válvula de Expansão Seca

Expansão Inundada

Dispositivos de Expansão

Ciclo Básico de Refrigeração

Compressor

Condensador

Evaporador


Lado de Alta Pressão

Lado de Baixa Pressão

Linha de descarga

Linha de Sucção

Linha de Líquido

DA

B

C


CONDENSADOR

EVAPORADOR

DISPOSITIVO DE EXPANSÃO

COMPRESSOR

Superaquecimento

Sub-resfriamento


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)

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

Expansão IndiretaSistema de Água Gelada

Chillers

Chiller (Unidade Resfriadora de Líquido)

Chiller

Chiller por Absorção

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.

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:


• 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

Torre de Resfriamento / Dry Cooler

Torre de Resfriamento

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:


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)

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.

Sistema de Água GeladaPrimário/ Secundário

Sistema de Água GeladaBombas de Água

Bombas de Água

Curvas Características

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

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

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

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