Os processos termodinâmicos no ciclo de refrigeração são complexos. O cálculo usando fórmulas e tabelas requer uma quantidade considerável de esforço devido aos três estados diferentes do refrigerante de líquido, fervente e gasoso. Portanto, por razões de simplificação catiônica, o diagrama log ph foi introduzido.
Conceito de ciclo de refrigeração
Em geral, um diagrama de log ph mostra o estado agregado de uma substância, dependendo da pressão e do calor. Para refrigeração, o diagrama é reduzido para as regiões relevantes de líquido e gasoso bem como o deles forma mista.
O eixo vertical mostra a pressão logarítmica e o eixo horizontal mostra a entalpia específica com escala linear. Consequentemente, as isóbaras são horizontais e as isoentalpas são verticais. A escala logarítmica permite representar processos com grandes diferenças de pressão.
A curva do vapor saturado e a curva do ponto de ebulição se encontram no ponto crítico K.
• pressão p
• entalpia específica h
• temperatura T
• volume específico v
• entropia específica s
• conteúdo de gás x
Diagrama de log de ph
A característica distintiva do ciclo de refrigeração é que ele funciona no sentido anti-horário, ou seja, oposto ao joule ou ciclo de vapor. Uma mudança de estado ocorre quando o refrigerante flui através de um dos quatro componentes principais da planta de refrigeração. O ciclo de refrigeração real consiste nas seguintes mudanças de estado:
- Verde = compressor
- Vermelho = condensador
- Amarelo = válvula de expansão
- Azul = evaporador
- 1 - 2 compressão politrópica para a pressão de condensação (para comparação 1 – 2' compressão isentrópica)
- 2 - 2 '' resfriamento isobárico, desaquecimento do vapor superaquecido
- 2 '' - 3 ' condensação isobárica
- 3 '- 3 resfriamento isobárico, super-resfriamento do líquido
- 3 - 4 expansão isentálpica para a pressão de evaporação
- 4 - 1 ' evaporação isobárica
- 1 '- 1 aquecimento isobárico, superaquecimento do vapor
Quantidades específicas de energia
O quantidades específicas de energia que podem ser absorvidos e liberados para atingir os pontos de estado são marcados como linhas no diagrama de log ph. A entalpia específica h pode ser lido para cada ponto de estado separado diretamente do diagrama de log ph.
Se a taxa de fluxo de massa do refrigerante for conhecida, o saída térmica pode ser calculado por meio da entalpia específica no respectivo ponto de estado.
- a linha h1 - h4 = q0 corresponde ao resfriamento e resulta na capacidade de refrigeração por multiplicação com a vazão mássica.
- a linha h2 - h1 = pv corresponde ao trabalho técnico do compressor, que é efetivamente transferido para o refrigerante.
- a linha h2 - h3 = qc corresponde ao calor emitido e resulta na capacidade do condensador por multiplicação com a vazão mássica. É o calor residual de uma instalação de refrigeração.
Limitando isobars
- p1 pressão de evaporação
- p2 pressão de condensação
Processo de compressão
- identificando o ponto de interseção das isóbaras p1 com a temperatura na entrada do compressor T1 dá o ponto de estado 1.
- identificando o ponto de interseção das isóbaras p2 com a temperatura na entrada do condensador T2 dá o ponto 2 do estado.
- a conexão entre os dois pontos de estado 1 e 2 descreve o processo de compressão
Expansão isentálpica
identificando o ponto de interseção das isóbaras p2 com a temperatura T3 na saída do condensador dá o ponto de estado 3.
A expansão é um processo isentálpico. Portanto, o ponto de interseção marcado anteriormente pode ser conectado às isóbaras p1 por uma linha vertical. Isso resulta no último ponto de estado 4 com a temperatura de evaporação T4
Revele os valores de entalpia específicos
Ao calcular os estados operacionais de uma instalação de refrigeração, é necessário determinar as entalpias específicas das mudanças de estado individuais. O procedimento é o seguinte:
A entalpia específica pode ser lida usando uma conexão vertical dos pontos de estado e o eixo x.
- h1 especificação entalpia após evaporador
- h2 especificação entalpia após compressor
- h3 especificação entalpia após o condensador
- h4 especificação entalpia após a válvula de expansão
A capacidade de refrigeração específica q0 e a capacidade específica de condensação qc pode ser lido diretamente do diagrama log ph.
capacidade de refrigeração específica q0 = h1 - h4
capacidade de condensação específica qc = h2 - h3
