As fórmulas de refrigeração são equações matemáticas usadas para calcular as propriedades termodinâmicas e o desempenho dos sistemas de refrigeração. Essas fórmulas e suas aplicações são utilizadas em sistemas de refrigeração e ar condicionado, incluindo refrigeradores, freezers e condicionadores de ar residenciais e comerciais. Eles também são usados em sistemas de refrigeração industrial, como aqueles usados no processamento de alimentos, produtos farmacêuticos e produção química.
Também é importante observar que essas fórmulas são baseadas nas condições ideais e o desempenho real do sistema pode ser diferente dos valores calculados.
Trabalho de compressão
O trabalho de compressão é um conceito fundamental na área de refrigeração e ar condicionado. Refere-se ao trabalho realizado por um compressor para comprimir o refrigerante, essencial para que ocorra o processo de refrigeração. Neste processo, o compressor aumenta a pressão e a temperatura do refrigerante, fazendo com que ele absorva o calor do ar ou líquido circundante.
The amount of work done by a compressor can be calculated using the compression work formula, which is given by `W = h * q`. In this formula, W represents the compression work in Btu/min, h represents the heat of compression in Btu/lb, and q represents the refrigerant circulated in lb/min.
A fórmula do trabalho de compressão é uma ferramenta simples, mas poderosa, que pode ser usada para determinar a eficiência de um sistema de refrigeração. Conhecendo o trabalho de compressão e a quantidade de refrigerante circulado, é possível calcular o coeficiente de desempenho (COP) do sistema, que é uma medida de sua eficiência energética.
Potência de compressão
A potência de compressão é uma medida da potência necessária para comprimir o refrigerante em um sistema de refrigeração ou ar condicionado. Pode ser calculado usando duas fórmulas diferentes, ambas baseadas no trabalho de compressão realizado pelo compressor.
A primeira fórmula para potência de compressão é:
`P = W / 42,4`
Onde P é a potência de compressão em cavalos (hp) e W é o trabalho de compressão em Btu/min.
A segunda fórmula para potência de compressão é:
`P = c / (42,4 * COP)`
Onde P é a potência de compressão em cavalos (hp), c é a capacidade em Btu/min e COP é o coeficiente de desempenho.
A terceira fórmula para potência de compressão por tonelada é:
`p = 4,715 / (COP)`
Onde p é a potência do compressor por tonelada (hp/ton) e COP é o coeficiente de desempenho.
COP – Coeficiente de Desempenho
O Coeficiente de Desempenho (COP) é uma medida da eficiência de um sistema de refrigeração ou ar condicionado. É definido como a razão entre a quantidade de resfriamento fornecida pelo sistema e a quantidade de energia necessária para operar o sistema.
A fórmula para COP é:
`COP = NRE / h`
Onde COP é o coeficiente de desempenho, NRE é o efeito líquido de refrigeração em Btu/lb e h é o calor de compressão em Btu/lb.
Efeito Líquido de Refrigeração
O Efeito Líquido de Refrigeração (NRE) é uma medida da quantidade de calor que é absorvida pelo refrigerante à medida que flui através de um sistema de refrigeração ou ar condicionado. É a diferença entre a entalpia do vapor que sai do evaporador e a entalpia do vapor que entra no evaporador.
A fórmula para NRE é:
`NRE = hl – ele`
Onde NRE é o efeito líquido de refrigeração em Btu/lb, hl é a entalpia do vapor que sai do evaporador em Btu/lb e ele é a entalpia do vapor que entra no evaporador em Btu/lb.
Capacidade
Capacidade é uma medida da quantidade de resfriamento fornecida por um sistema de refrigeração ou ar condicionado. É o produto do refrigerante circulado e do efeito líquido de refrigeração.
A fórmula para capacidade é:
`c = q * NRE`
Onde c é a capacidade em Btu/min, q é o refrigerante circulado em lb/min e NRE é o efeito líquido de refrigeração em Btu/lb.
Deslocamento do Compressor
O deslocamento do compressor refere-se ao volume do refrigerante que é comprimido pelo compressor por unidade de tempo. É o produto do volume do gás que entra no compressor e a capacidade do compressor dividido pelo efeito líquido de refrigeração.
A fórmula para o deslocamento do compressor é:
`d = c * v / NRE`
Onde d é o deslocamento do compressor em pés3/min, c é a capacidade em Btu/min, v é o volume de gás que entra no compressor em pés3/lb e NRE é o efeito líquido de refrigeração em Btu/lb.
Calor de Compressão
O calor de compressão é uma medida da quantidade de calor adicionada ao refrigerante pelo compressor à medida que comprime o refrigerante. É a diferença entre a entalpia do vapor que sai do compressor e a entalpia do vapor que entra no compressor.
A fórmula do calor de compressão é:
`h = (hlc) – (hec)`
Onde h é o calor de compressão em Btu/lb, hlc é a entalpia do vapor que sai do compressor em Btu/lb e hec é a entalpia do vapor que entra no compressor em Btu/lb.
Eficiência volumétrica
A eficiência volumétrica é uma medida da eficácia com que um compressor é capaz de comprimir o refrigerante. É definido como a razão entre o peso real do refrigerante comprimido pelo compressor e o peso teórico que seria comprimido se o compressor estivesse operando com 100% de eficiência.
A fórmula para eficiência volumétrica é:
`μ = (100 * (wa)) / (peso)`
Onde μ é a eficiência volumétrica, wa é o peso real do refrigerante comprimido pelo compressor e wt é o peso teórico do refrigerante que poderia ser comprimido se o compressor estivesse operando com eficiência de 100%.
Taxa de compressão
A taxa de compressão (CR) é a relação entre a pressão da cabeça e a pressão de sucção de um sistema de refrigeração ou ar condicionado. É uma medida de quanto o refrigerante é comprimido pelo compressor.
A fórmula para a taxa de compressão é:
`CR = (ph) / (ps)`
Onde CR é a taxa de compressão, ph é a pressão absoluta da cabeça em psia (libras por polegada quadrada absoluta) e ps é a pressão de sucção absoluta em psia.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The COP of a refrigeration system can be calculated using the formula: COP = Qc / W, where Qc is the heat removed from the cold side and W is the work input to the compressor. This formula is based on the first law of thermodynamics and provides a measure of the system’s efficiency. A higher COP indicates a more efficient system.
The compression ratio is a critical parameter in refrigeration systems, as it affects the system’s efficiency and performance. It is defined as the ratio of the discharge pressure to the suction pressure. A higher compression ratio can lead to increased energy consumption, reduced efficiency, and potential compressor damage. On the other hand, a lower compression ratio can result in reduced capacity and efficiency. Optimal compression ratio depends on the specific application and refrigerant used.
The net refrigeration effect can be calculated using the formula: Net Refrigeration Effect = Qc – Qh, where Qc is the heat removed from the cold side and Qh is the heat rejected to the hot side. This formula takes into account the heat transfer between the system and its surroundings, providing a more accurate representation of the system’s cooling capacity.
Volumetric efficiency is a measure of the compressor’s ability to compress refrigerant gas. It is defined as the ratio of the actual volume of gas compressed to the theoretical volume. A higher volumetric efficiency indicates a more efficient compressor, resulting in reduced energy consumption and increased system performance. Factors such as compressor design, suction and discharge valve performance, and refrigerant properties affect volumetric efficiency.
The heat of compression can be calculated using the formula: Heat of Compression = mc \* Cp \* (Td – Ts), where mc is the mass flow rate of the refrigerant, Cp is the specific heat capacity of the refrigerant, Td is the discharge temperature, and Ts is the suction temperature. This formula provides a measure of the energy required to compress the refrigerant, which affects the system’s overall efficiency and performance.
Refrigeration formulas have numerous applications in various industries, including food processing, pharmaceuticals, and chemical production. They are used to design and optimize refrigeration systems, ensuring efficient and reliable operation. For example, in cold storage facilities, refrigeration formulas are used to calculate the required cooling capacity, compressor sizing, and heat transfer rates. In industrial processes, these formulas are used to optimize refrigeration systems for specific applications, such as cryogenic cooling or temperature control.
