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 os usados no processamento de alimentos, produtos farmacêuticos e produção química.
Também é importante observar que essas fórmulas são baseadas em 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, que é essencial para que ocorra o processo de refrigeração. Nesse processo, o compressor aumenta a pressão e a temperatura do refrigerante, fazendo com que ele absorva calor do ar ou líquido circundante.
A quantidade de trabalho realizado por um compressor pode ser calculada usando a fórmula do trabalho de compressão, que é dada por `W = h * q`. Nesta fórmula, W representa o trabalho de compressão em Btu/min, h representa o calor de compressão em Btu/lb e q representa o refrigerante circulado em lb/min.
A fórmula do trabalho de compressão é uma ferramenta simples, porém poderosa, que pode ser usada para determinar a eficiência de um sistema de refrigeração. Conhecendo o trabalho de compressão e a quantidade de refrigerante circulada, 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 a 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 a 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 a 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 do 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
Net Refrigeration Effect (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 he é a entalpia do vapor que entra no evaporador em Btu/lb.
Capacidade
A capacidade é uma medida da quantidade de resfriamento fornecida por um sistema de refrigeração ou ar condicionado. É o produto do refrigerante circulado e o efeito líquido da refrigeração.
A fórmula da 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
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 ft3/min, c é a capacidade em Btu/min, v é o volume do gás que entra no compressor em ft3/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 o comprime. 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 de quão efetivamente 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 da 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 100% de eficiência.
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 da taxa de compressão é:
`CR = (ph) / (ps)`
Onde CR é a taxa de compressão, ph é a pressão máxima absoluta em psia (libras por polegada quadrada absoluta) e ps é a pressão de sucção absoluta em psia.
