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Desenvolvimento de uma unidade de refrigeração com apoio térmico
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Authors
Abstract(s)
O objetivo deste estudo foi desenvolver e determinar os coeficientes de desempenho
de uma unidade piloto de refrigeração por absorção, com a finalidade de se verificar
a sua viabilidade em zonas de elevada exposição solar, sem acesso ou com acesso
deficiente, à rede de energia elétrica.
A solução absorvente utilizada, nesta unidade, foi a solução de cloreto de lítio, pois
ao realizar-se um levantamento bibliográfico foi a que mostrou ter mais vantagens
comparativamente às outras soluções utilizadas em unidade de refrigeração
semelhantes.
A unidade piloto utilizada para o processo de evaporação era constituída por duas
colunas, uma continha a solução de cloreto de lítio (absorvente) e outra o
refrigerante (água), a estas duas colunas foi acoplada uma bomba de ar, que
favorecia a transferência de massa de água evaporada da coluna de água, para a
coluna de solução de cloreto de lítio.
Os ensaios laboratoriais consistiam em dois processo, o processo de evaporação e
o processo de regeneração. No processo de evaporação era determinada a
quantidade calor que a unidade conseguia remover por unidade de tempo. Foram
utilizadas duas bombas de ar com diferentes caudais, a bomba B1, com caudal de
402 ±6,2 L/min e a bomba B2, com caudal de 358±8,6 L/min, verificando-se que a
diferença de caudais volumétricos do ar originava diferentes resultados para as
mesmas condições experimentais, constatando-se assim que o caudal volumétrico
do ar tinha um grande contributo na transferência de massa do processo.
No processo de regeneração procedia-se à concentração da solução, a uma
temperatura, aproximadamente, de 96 °C, determinando-se a taxa de calor por
unidade de tempo. Verificou-se que o caudal de vaporização da água no processo
de regeneração da solução de cloreto de lítio diminui significativamente à medida
que a concentração da solução absorvente aumenta, para concentrações superiores
a cerca de 6 mol/L, o caudal de evaporação era inferior a 0,2 mL/min tendendo
lentamente para um valor próximo de zero.
Para a determinação dos parâmetros, acima mencionados, eram monitorizados o
tempo e a quantidade de água evaporada no processo quer de evaporação quer de
regeneração, do mesmo modo como a concentração da solução de cloreto de lítio.
Os parâmetros mais importantes no processo de evaporação eram a temperatura do
banho termostatizado e a concentração da solução absorvente, assim como a
temperatura, ambiente que se verificou que poderia influenciar os resultados do
ensaio. Verificou-se que ao aumentar a temperatura do banho termostatizado a
transferência de calor era mais significativa, sendo transferida uma maior quantidade
de água transferida, fixando a temperatura do banho termostatizado e aumentando a
concentrações da solução absorvente o processo tornava-se, ainda, mais eficiente.
Os coeficientes de desempenho obtidos, neste estudo, são inferiores ao que se
obtém numa unidade de refrigeração por absorção comercial, mas tem de se ter em
conta que este tipo de unidades comerciais operam sob vácuo e a utilizada neste
estudo encontrava-se a operar a pressão atmosférico.
Os valores de COP médios obtidos para a temperatura de 30 °C, 35 °C, 40 °C,45 °C
e 50 °C foram 0,056 ±0,021, 0,11 ±0,028, 0,13 ± 0,026, 0,32 ± 0,071 e 0,28±0,054,
respetivamente, verificando-se que o coeficiente de desempenho diminui com a
diminuição da temperatura do banho termostatizado, já que o calor de regeneração
da solução e a potência das bombas, se mantiveram, praticamente, constante
Realizou-se também o dimensionamento da unidade, ao determinar-se o número de
colunas necessárias para refrigerar uma divisão com três ocupantes. Para este
calculou-se a taxa de calor removida no período estacionário e no período máximo
de cada ensaio às diferentes temperaturas.
Caso a unidade operasse sempre no seu ponto máximo, ou seja, se estivesse
continuamente a remover a quantidade de calor máximo possível para a temperatura
de 30 °C, de 35 °, de 40 °C, de 45 °C e de 50 °, seriam necessários 37,53, 107,45,
69,71, 13,34 e 21, 83 tubos, respetivamente, aumentando consideravelmente em
relação aos valores calculados para a taxa de calor máxima.
Pode-se assim concluir que a unidade em estudo, mesmo que muito rudimentar
apresenta já valores de COP significativos, apesar de muito aquém dos valores
apresentados pelas unidades comerciais, sendo assim seria de todo vantajosa uma
otimização da unidade.
Description
Keywords
Sistemas de refrigeração com apoio térmico Sistemas de refrigeração por absorção Cloreto de lítio