Conceitos de Refrigeração para Chillers
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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)
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.
Diagrama Pressão x Entalpia (P x h)
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
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
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
Dispositivo de Expansão
Lado de Alta Pressão
Lado de Baixa Pressão
Linha de descarga
Linha de Sucção
Linha de Líquido
DA
B
C
Ciclo Básico de Refrigeração
CONDENSADOR
EVAPORADOR
DISPOSITIVO DE EXPANSÃO
COMPRESSOR
Superaquecimento
Sub-resfriamento
Ciclo Básico de Refrigeração
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:
- Área Disponível (Lay-out).- Máx. Nível de Ruido Permitido.
• 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:
- Área Disponível (Lay-out).- Máx. Nível de Ruido Permitido.
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