06c compressores dimensionamento

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Dimensionamento Compressores

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Eficiência Volumétricaé um parâmetro básico na análise do desempenho dos compressores alternativos.

EV Teórica (ηV ): devido ao volume nocivo (morto) do compressor

EV Real (ηVR ): associa todos os efeitos (perdas) na compressão

CV V

VV 41 −=η

−−= 11

0

40

V

V

V

V

C

Vη

≅

D

S

V

V

v

v

0

4

−−= 1

v

v1 0

D

S

C

V V

Vη

kk PP 0044 vv =

−

−= 11

1k

s

d

C

o

V P

P

V

Vηexpansão isoentrópica

processo isoentrópico

3


onde:Vo=V3 é o volume nocivoVc é o volume da cilindrada do compressor,Pd é a pressão absoluta de descarga,Ps é a pressão absoluta de sucção do compressor ek é o expoente da compressão isentrópica.

−

−= 11

1k

s

d

C

o

V P

P

V

Vη

( )32

..4

mIZLD

VC

π=

=•

h

mNVV cd

3

60..

D é o diâmetro dos cilindros, (m),

L é o curso do pistão (m),

Z é o numero de cilindros do compressor,

I=1 se o compressor for de simples efeito e I=2 se for de duplo efeito,

N é a rotação do compressor, em rpm

60 é o fator de conversão

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Eficiência Volumétrica Real

Leva em consideração os efeitos:• da variação de temperatura do refrigerante ao entrar no cilindro, λλλλT,• a variação de pressão que ocorre quando o refrigerante passa através da válvula de admissão

e/ou descarga,λλλλp e• as fugas de refrigerante através das válvulas de admissão edescarga do compressor,λλλλF.

FPTvvr λλληη ...=

0,90 ≤ λT ≤ 0,95 ; 0,93 ≤ λp ≤ 0,97 e 0,95 ≤ λF ≤ 0.98

0 79 0 90, ,η η ηv vr v≤ ≤

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2.0 4.0 6.0 8.0 10.0RAZÃO DE PRESSÃO, Pd/Ps

50

60

70

80

90

100E

FIC

IÊN

CIA

VO

LUM

ÉT

RIC

A,

,e

m %

η v

Eficiência teórica para3,6% de volume mortoe temperatura de suc- ção de 18,3 C

Eficiência Volumétrica Devida ao Espaço Morto

Eficiência Volu- métrica Real

Tc = 40,6 Co

Tc = 36,7 Co

o

2.0 4.0 6.0 8.0 10.0RAZÃO DE PRESSÃO, Pd/Ps

50

60

70

80

90

100

EF

ICIÊ

NC

IA V

OLU

MÉ

TR

ICA

,

, e

m %

ηv

EEEEffffiiiicccciiiiêêêênnnncccciiiiaaaa VVVVoooolllluuuummmmééééttttrrrriiiiccccaaaa RRRReeeeaaaallllMMMMééééddddiiiiaaaa ppppaaaarrrraaaa CCCCoooommmmpppprrrreeeessssssssoooorrrreeeessssAAAAlllltttteeeerrrrnnnnaaaattttiiiivvvvoooossss OOOOppppeeeerrrraaaannnnddddoooo ccccoooommmmCCCCFFFFCCCC,,,, (((( RRRReeeeffffeeeerrrrêêêênnnncccciiiiaaaa ---- DDDDoooossssssssaaaatttt ))))

Eficiência volumétrica versos razão de compressão para compressores

alternativos

(Carrier Air Company)

Refrigerante: CFC

Efeito da razão de compressão na eficiência volumétrica de compressores alternativos

(Dossat - Princípios da refrigeração)

Refrigerante, CFC

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Vazão Mássica de Refrigerante

VD, é o volume deslocado pelo compressorv1 é o volume específico do refrigerante à entrada do compressor emf é o fluxo mássico de refrigerante

Capacidade Frigorífica do Compressor

1

.

v

Vm vrd

f

η•

•

=

)( 41 hhmQ fo −=•

&

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Eficiência Global do Compressor

Definida como sendo:- a razão entre a potência teórica necessária ao compressor para realizar o processo 1→2 dorefrigerante em um dado ciclo,- e a potência real necessária no eixo do compressor para realizar o ciclo real entre a mesmadiferença de pressão

eixo

C

g

W

W•

•

=η

Depende da tecnologia nele empregada e portanto varia de compressor para compressor.

Para compressores alternativos abertos a eficiência global, segundo dados de literatura, varia entre 65% a 70%.

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o

Tc =

40

Co

Tc =

50

Co

Tc =

30

CCap. Frigorífica

Tc = 30 C

Tc = 40 C

Tc = 50 C

o

.

-20 -15 -10 -5 0 5 10TEMPERATURA DE VAPORIZAÇÃO, To, em C

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

CA

PA

CID

AD

E F

RIG

OR

ÍFIC

A,

Qo,

em

kca

l/hPotência de Eixo

Tc = 30 C

Tc = 40 C

Tc = 50 C

-20.00 -10.00 0.00 10.00TEMPERATURA DE VAPORIZAÇÃO, [ C ]

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

PO

TÊ

NC

IA D

E E

IXO

, W

, e

m [

kW

]

O

Tc = 30 C

Tc = 50 Co

o

o

o

o

eixo

..Tc = 40 CO

Q0 = 22000 kcal/h

Weixo = 15,9 kW = 13674 kcal/h

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Seleção e Capacidade do Compressor

A capacidade do compressor e os requisitos de potência são determinados com segurança somente por teste real do compressor.

Tanto a capacidade de refrigeração como os requisitos de potência do compressor variam com a condição do vapor refrigerante que entra e deixa o compressor.

Raramente é possível selecionar um compressor que tenha exatamente a capacidade requerida nas condições projetadas.

A capacidade do compressor não é crítica dentro de certos limites � as condições de operação do sistema não permanecem constantes durante todo o tempo, mas variam de vem em quando com o carregamento do sistema, a temperatura do meio de condensação, etc.

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SST - Saturation Suction Temperature (Temperatura de Saturação na Sucção)SDT – Saturation Discharge Temperature (Temperatura de Saturação na Descarga)

LL – Low Load (Carga Baixa)HL – High Load (Carga Alta)HPD – High Pressure Differencial (Pressão Diferencial Alta)LF – Low Flow (Fluxo Baixo)HF – High Flow (Fluxo Alto)

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Seleção e Capacidade do Compressor

• A prática geral é selecionar um compressor que tenha uma capacidade igual ou ligeiramente acima da capacidade requerida nas condições de operação projetadas.

• A capacidade de refrigeração requerida é a carga média por hora quando determinada pelos cálculos de carga de resfriamento.

• Se a seleção de um evaporador é feita antes da seleção do compressor, este deve ser selecionado para se ajustar à capacidade do evaporador, mais propriamente do que a carga calculada

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