As características de um refrigerante podem ser ilustradas em um diagrama usando as propriedades primárias como abcissas e ordenadas.
Para sistemas de refrigeração, as propriedades primárias são normalmente escolhidas como conteúdo de energia e pressão. O conteúdo de energia é representado pela propriedade termodinâmica da entalpia específica – quantificando a mudança no conteúdo de energia por unidade de massa do refrigerante conforme ele passa por processos em um sistema de refrigeração.
Um exemplo de diagrama baseado em entalpia específica (abscissa) e pressão (ordenada) pode ser visto acima. Para um refrigerante, o intervalo normalmente aplicável para pressão é grande - e, portanto, os diagramas usam uma escala logarítmica para pressão.
O diagrama é organizado de forma a exibir as regiões de líquido, vapor e mistura para o refrigerante. O líquido encontra-se à esquerda (com baixo teor de energia) e o vapor à direita (com alto teor de energia). No meio, você encontra a região da mistura. As regiões são delimitadas por uma curva - chamada curva de saturação. Os processos fundamentais de evaporação e condensação são ilustrados.
A ideia de usar um diagrama de refrigerante é que ele permite representar os processos no sistema de refrigeração de forma que a análise e avaliação do processo se tornem fáceis.
Ao utilizar um diagrama determinando as condições de operação do sistema (temperaturas e pressões), a capacidade de refrigeração do sistema pode ser encontrada de forma relativamente simples e rápida. Os diagramas ainda são utilizados como a principal ferramenta de análise dos processos de refrigeração. No entanto, vários programas de PC que podem realizar a mesma análise mais rapidamente e com mais detalhes tornaram-se geralmente disponíveis.
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Processo de refrigeração, diagrama pressão/entalpia
- tc = temperatura de condensação
- pc = pressão de condensação
- tl = temperatura do líquido
- t0 = temperatura de evaporação
- p0 = pressão de evaporação
O refrigerante condensado no condensador está na condição A, que se encontra na linha do ponto de ebulição do líquido. O líquido tem assim uma temperatura tc, uma pressão pc também chamada de temperatura e pressão saturadas.
O líquido condensado no condensador é ainda mais resfriado no condensador a uma temperatura mais baixa A1 e agora tem uma temperatura tl e uma entalpia h0. O líquido agora está sub-resfriado, o que significa que ele é resfriado a uma temperatura mais baixa que a temperatura saturada.
O líquido condensado no receptor está na condição A1, que é um líquido sub-resfriado. A temperatura do líquido pode mudar se o receptor e o líquido forem aquecidos ou resfriados pela temperatura ambiente. Se o líquido for resfriado, o subresfriamento aumentará e vice-versa.
Quando o líquido passar pela válvula de expansão, sua condição mudará de A1 para B. Essa mudança condicional é provocada pelo líquido em ebulição devido à queda de pressão para p0. Ao mesmo tempo, um ponto de ebulição mais baixo é produzido, t0, devido à queda de pressão.
Na válvula de expansão a entalpia é constante h0, pois o calor não é aplicado nem removido.
Na entrada do evaporador, ponto B, há uma mistura de líquido e vapor enquanto no evaporador em C há vapor saturado. Na saída do evaporador 4. Processo de refrigeração, diagrama de pressão/entalpia ponto C1 há vapor superaquecido, o que significa que o gás de sucção é aquecido a uma temperatura superior à temperatura saturada. A pressão e a temperatura são as mesmas no ponto B e no ponto de saída C1 onde o gás é superaquecido, o evaporador absorveu calor do ambiente e a entalpia mudou para h1.
Quando o refrigerante passa pelo compressor, sua condição muda de C1 para D. A pressão sobe para a pressão de condensação pc. A temperatura sobe para thot-gás que é mais alta que a temperatura de condensação tc porque o vapor foi fortemente superaquecido. Mais energia (do motor elétrico) na forma de calor também foi introduzida e a entalpia, portanto, muda para h2.
Na entrada do condensador, ponto D, a condição é, portanto, de vapor superaquecido à pressão pc. O calor é liberado do condensador para o ambiente de modo que a entalpia mude novamente para o ponto principal A1 . Primeiro no condensador ocorre uma mudança condicional de vapor fortemente superaquecido para vapor saturado (ponto E), depois uma condensação do vapor saturado. Do ponto E ao ponto A a temperatura (temperatura de condensação) permanece a mesma, pois a condensação e a evaporação ocorrem a temperatura constante. Do ponto A ao ponto A1 no condensador, o líquido condensado é ainda mais resfriado, mas a pressão permanece a mesma e o líquido agora está subresfriado.
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