Análise de Desempenho de Evaporadores e Condensadores de Resfriadores de Líquido (Chillers)

Universidade Federal do Ceará - UFC

Centro de Tecnologia

Departamento de Engenharia Mecânica

Semestre 2022.2

Análise de Desempenho de Evaporadores e Condensadores de Resfriadores de Líquido (Chillers)

Alunos:

Artur Barbosa Carneiro - 390284

Matheus Riley de Sousa Melo - 401029

Hugo Rauan Ferreira Maciel - 404316

Curso: Engenharia Mecânica

Turma: 01

Disciplina: TE0158 - REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR (2022.2 - T01)

Professor(a): Clodoaldo de Oliveira Carvalho Filho

Fortaleza – Ceará

2022.2

1. Introdução

A transmissão de calor é um fenômeno físico comum no nosso cotidiano, o estudo de cada tipo de transmissão de calor é importante para que possamos aperfeiçoar processos, amenizar impactos ao meio ambiente e melhorar a qualidade de vida das pessoas. Neste trabalho será realizada a análise de uma situação hipotética e formulado um modelo físico-matemático de ganhos de calor e temperatura do fluido com e sem isolamento térmico na tubulação para que possamos, ao final, avaliar a importância da aplicação do isolante no sistema.

Um dos desafios enfrentados pelos novos processos e equipamentos de transferência de calor é vencer a competitividade, sendo ainda mais eficientes e tendo menor custo do que os concorrentes. Existem trocadores de calor que permitem a transferência de calor entre um fluido e uma superfície ou partícula sólida. O modelo e configurações do equipamento são definidos de acordo com a aplicação ao qual será direcionado, de acordo com alguns critérios, como: construção, forma de contato, fases e tipo de corrente.

Na Indústria, chillers são utilizados em sistemas de refrigeramento em diversos ramos, incluindo a indústria farmacêutica, alimentícia, rural e hospitalar. Sua potência é medida em toneladas de refrigeração (TR), sendo que cada tonelada de refrigeração (TR) equivale a 12.000 BTU/h. Chillers podem ser de compressor centrífugo, parafuso e scroll, com capacidades variando entre 20 e 4.000 TR. O Chiller é composto por um compressor, que aumenta a pressão do fluido refrigerante usado, um condensador, que é um trocador de calor de ar ou água; um dispositivo de expansão que reduz a pressão do fluido e um evaporador que resfria o fluido do Chiller.

Neste trabalho analisaremos especificamente o desempenho de um Chiller de 200 TR dentro do seu evaporador e condensador.

2. Objetivos

Avaliar os conhecimentos e as habilidades desenvolvidas pelos alunos para identificar e analisar o desempenho de trocadores de calor em uma aplicação/situação típica de engenharia.

3. Metodologia

Conhecendo resfriadores de líquido e tendo o conhecimento teórico visto em sala de aula sobre trocadores de calor, podemos realizar a análise de uma delas, um chiller da marca CARRIER.

Foi concedido pelo professor através do manual técnico, uma sequência de chillers modelo AquaForce 30XW com faixa de 150 a 400 Toneladas de Resfriação. Foi dito que seja selecionado um modelo entre 150 toneladas nominais e 300 toneladas nominais devendo fazer essa escolha baseado no final da matrícula de um dos alunos do trio, foi utilizada a matrícula de número 390284. Portanto o chiller a ser analisado é o AquaForce 30XW200.

Tabela 1-Tabela disponibilizada para escolha do tamanho da unidade.

Dígito final da matrícula

Tamanho da unidade 30XW

0 ou 1

150

2

175

3

185

4

200

5

225

6

250

7

260

8

275

9

300

Sabendo do modelo proposto foi possível adquirir os dados necessários no catálogo da Carrier, disponibilizado pelo professor junto com a norma AHRI 550-590.

Sabendo que um chiller precisa de um fluido refrigerante, o fluido R-134a foi utilizado para esta análise, suas características foram adquiridas pela norma ANSI/ASHRAE 34-2019. Os dados abaixo são sobre este fluido:

Tabela 2- Dados do Fluido Refrigerante.

Fonte: Autores.

Utilizando o manual técnico e a norma AHRI 550-590, foi possível adquirir os seguintes dados para o evaporador e o condensador:

Tabela 3- Dados do Evaporador.

Fonte: Autores.

Tabela 4- Dados do Condensador.

Fonte: Autores.

Assim, temos todos os dados necessários para a análise.