17/10/18
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Compressores
Profa. Alessandra Lopes de Oliveira
FZEA/USP
Compressores
l Função:
• aspirar vapor do evaporador (mantendo P e T
desejadas) ⇒ comprimir o vapor a
determinada P e T e deslocar o refrigerante
no circuito frigorífico.
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Compressores no Sistema de Refrigeração, Slides de Máquinas
Este documento fornece informações detalhadas sobre compressores no sistema de refrigeração, incluindo sua função, performance, eficiência, tipos de conjunto motor-compressor, compressores recíprocos, efeito da temperatura de evaporação, lubrificação, e compressores helicoidais e rotativos. Além disso, aborda a seleção de compressores e considerações adicionais.
O que você vai aprender
- Como funcionam compressores no sistema de refrigeração?
- Quais são os fatores que influenciam a performance de compressores?
- Como operam compressores recíprocos?
- Quais são os diferentes tipos de conjunto motor-compressor?
- O que são compressores helicoidais e rotativos?
- Qual é o efeito da temperatura de evaporação sobre a capacidade frigorífica?
Tipologia: Slides
2022
1 / 22
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Compressores
Profa. Alessandra Lopes de Oliveira
FZEA/USP
Compressores
l Função:
• aspirar vapor do evaporador (mantendo P e T
desejadas) ⇒ comprimir o vapor a
determinada P e T e deslocar o refrigerante
no circuito frigorífico.
Eficiência
l A performance de um compressor
pode ser dada como:
Energia consumida
Capacidade
5.1. Eficiência
l Capacidade: depende das P de evaporação
e condensação, usualmente é dada por kcal/
h ou kJ/h mas a capacidade real deveria ser
dado pelo deslocamento máximo do
refrigerante;
l A capacidade ideal de um compressor é
função da massa do gás deslocado por
unidade de tempo que é tratada como sua
eficiência ou rendimento.
5.1. Eficiência
l Volume do espaço
nocivo:
- % de volume
deslocado pelo
pistão (sempre fica
um pouco de gás
retido no cilindro).
5.1. Eficiência
l Fração de
Espaço nocivo (%
de volume
perdido)
lVolume do gás
efetivamente no
cilindro: V 3
-V 1
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
ε =
3 en
en
V V
V
100
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
η =
3 en
en
V V
V V
100
Rendimento volumétrico do espaço nocivo
5.1. Eficiência
lReescrevendo η en
em termos de ε e
considerando:
lTêm-se:
V descarga
V aspiração
V
V
en
1
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
η = − ε 1
V descarga
V aspiração
100 en
5.1. Eficiência
η = − ε 1
P aspiração
P descarga
100
n
1
en
expansãoadiabática.
Cv
Cp
n
n 1 expansãoisotérmica ;
V
Isotérmico: p
Cv
Cp
onde
V
Adiabático: p
P aspiração
P descarga
V descarga
V aspiração
n
1
∝ γ =
γ
5.2. Conjunto Motor-Compressor
l Compressores Abertos:
- Os motores podem ser removidos e
separados sem qualquer ação sobre o
sistema que contém o refrigerante;
- Ponto fraco: selo de vedação que poderá
deixar escapar o refrigerante.
5.2. Conjunto Motor-Compressor
5.2. Conjunto Motor-Compressor
l Compressores Herméticos:
- Motor + compressor: hermeticamente
fechado;
- Não há problemas do refrigerante escapar;
- Custo relativamente baixo;
- Grande aplicação na refrigeração doméstica e
algumas na comercial.
5.2. Conjunto Motor-Compressor
l Compressores Herméticos:
- Os motores são projetados economicamente
para ocuparem menor espaço, e se queimar é
necessário trocar toda a unidade;
- Não se recomenda a abertura da caixa
metálica para substituição ou conserto;
- Têm boa eficiência e são, relativamente
silenciosos.
5.2. Conjunto Motor-Compressor
5.3. Compressores recíprocos
l Princípio de
operação:
- Movimento de um
pistão dentro de um
cilindro com uma
válvula de sucção e
outra de descarga;
- É uma bomba de
deslocamento
positivo.
5.3. Compressores recíprocos
l Vapor é aspirado (6);
l Aspiração do pistão é
acionada pelo conjunto
biela-girabrequim (9);
l Instalado no interior do
cárter (5) onde há óleo
para lubrificação;
l Pistão sobe, comprime
o vapor, a válvula de
sucção se fecha e a de
descarga é aberta.
5.3. Compressores recíprocos
l Compressores de duplo estágio:
- Construídos com pistões para o lado de baixa
e outros para o lado de alta;
- Pistões de baixa: são interligados com o
evaporador e resfriador intermediário;
- Pistões de alta: conectados à aspiração do
resfriador intermediário e descarrega o vapor
no condensador
5.5. Demais considerações
sobre compressores
l Do ponto de vista de operação é mais econômico
instalar 2 compressores para uma determinada
carga térmica do que somente 1 para a carga total:
- Quando ocorre carregamento em uma câmara fria ⇒
carga total (capacidade total dos compressores);
- Após resfriamento do produto ⇒ somente 1
compressor é necessário para manter a temperatura
de armazenamento;
- Caso falhe 1 compressor existe outro.
5.5. Demais considerações
sobre compressores
l Lubrificação:
- Óleo lubrificante diminui o atrito entre as partes
móveis do compressor;
- O óleo é colocado no carter ⇒ segue através de força
centrífuga pelas partes que necessitam de lubrificação
⇒ volta para o carter;
- O óleo se mistura com refrigerante dentro do
compressor ⇒ separador de óleo é importante na
saída do compressor ⇒ evita o arraste para o resto do
sistema.
- O óleo com o tempo adere no evaporador e
condensador ⇒ ↓ a Transferência de calor.
5.5. Demais considerações
sobre compressores
l Compressor tipo seco:
- As partes em contato com refrigerante não
recebem lubrificação;
- São lubrificados ⇒ biela e virabrequim.
5.5. Demais considerações
sobre compressores
l Efeito de subresfriamento e
superaquecimento no desempenho do
compressor:
- Superaquecimento: a massa de refrigerante
circulada pelo compressor / tempo deverá ser
maior que quando o vapor é saturado;
- Subresfriamento: o ν do vapor de sucção não é
afetado pelo subresfriamento, a massa de
refrigerante circulado será a mesma.
5.6. Compressores Helicoidais
l Parafuso simples :
- Tem um rotor principal operando com um par
de volantes com aspecto de estrela;
- Rotor + parafuso ⇒ instalados no interior de
uma carcaça acionados por motores de alta
velocidade;
- Com a rotação do parafuso ocorre a
compressão.
5.6. Compressores Helicoidais
5.6. Compressores Helicoidais
5.6. Compressores Helicoidais
l Duplo parafuso:
- Tem dois rotores, o macho
provido de lóbulos e o rotor
fêmea com canais que recebe
a ação dos lóbulos;
- Rotor macho é lubrificado e
movimenta o conjunto. A
rotação fica entre 2400 a 3600
RPM e pode ser regulada em
função da capacidade
desejada.
5.7. Compressores Rotativos
l Possuem um eixo que gira no interior da
carcaça com uma série de pás onde, entre
elas, é comprimido o refrigerante;
l Próprio para baixas pressões, é comum ser
empregado como compressores tipo
“booster”(compressor de baixa em um
sistema de dois estágio).
5.7. Compressores Rotativos
5.7. Compressores Rotativos
5.8. Compressores Centrífugos
l A força centrifuga desloca o refrigerante;
l O aumento da P é feito pelo efeito dinâmico;
l Refrigerante de elevado peso molecular
(R-114) são os mais indicados;
l São operados à altas velocidades;
l São utilizados para temperatura de ar
condicionado ou resfriamento de H 2
O.