O documento discute conceitos fundamentais de dimensionamento de compressores como eficiência volumétrica, capacidade frigorífica, potência do eixo e fatores que influenciam seu desempenho como temperatura, pressão e vazão do refrigerante.

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Dimensionamento Compressores

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Dimensionamento Compressores
Eficiência Volumétrica
é um parâmetro básico na análise do desempenho dos compressores alternativos.
EV Teórica (ηV ): devido ao volume nocivo (morto) do compressor
EV Real (ηVR ): associa todos os efeitos (perdas) na compressão
C
V
V
VV 41 −
=η






−−= 11
0
40
V
V
V
V
C
Vη






≅





D
S
V
V
v
v
0
4






−−= 1
v
v
1 0
D
S
C
V
V
V
η
kk
PP 0044 vv = 







−





−= 11
1
k
s
d
C
o
V
P
P
V
V
η
expansão isoentrópica
processo isoentrópico

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Dimensionamento Compressores
onde:
Vo=V3 é o volume nocivo
Vc é o volume da cilindrada do compressor,
Pd é a pressão absoluta de descarga,
Ps é a pressão absoluta de sucção do compressor e
k é o expoente da compressão isentrópica.








−





−= 11
1
k
s
d
C
o
V
P
P
V
V
η
( )3
2
..
4
mIZL
D
VC
π
=






=
•
h
m
NVV cd
3
60..
D é o diâmetro dos cilindros, (m),
L é o curso do pistão (m),
Z é o numero de cilindros do compressor,
I=1 se o compressor for de simples efeito e I=2 se for de duplo
efeito,
N é a rotação do compressor, em rpm
60 é o fator de conversão

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Dimensionamento Compressores
Eficiência Volumétrica Real
Leva em consideração os efeitos:
• da variação de temperatura do refrigerante ao entrar no cilindro, λλλλT,
• a variação de pressão que ocorre quando o refrigerante passa através da válvula de admissão
e/ou descarga, λλλλp e
• as fugas de refrigerante através das válvulas de admissão e descarga do compressor, λλλλF.
FPTvvr λλληη ...=
0,90 ≤ λT ≤ 0,95 ; 0,93 ≤ λp ≤ 0,97 e 0,95 ≤ λF ≤ 0.98
0 79 0 90, ,η η ηv vr v
≤ ≤

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Dimensionamento Compressores
2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
RAZÃO DE PRESSÃO, Pd/Ps
50
60
70
80
90
100
EFICIÊNCIAVOLUMÉTRICA,,em%ηv
Eficiência teórica para
3,6% de volume morto
e temperatura de suc-
ção de 18,3 C
Eficiência Volumétrica
Devida ao Espaço Morto
Eficiência Volu-
métrica Real
Tc = 40,6 C
o
Tc = 36,7 C
o
o
2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
RAZÃO DE PRESSÃO, Pd/Ps
50
60
70
80
90
100
EFICIÊNCIAVOLUMÉTRICA,,em%ηv
EEEEffffiiiicccciiiiêêêênnnncccciiiiaaaa VVVVoooolllluuuummmmééééttttrrrriiiiccccaaaa RRRReeeeaaaallll
MMMMééééddddiiiiaaaa ppppaaaarrrraaaa CCCCoooommmmpppprrrreeeessssssssoooorrrreeeessss
AAAAlllltttteeeerrrrnnnnaaaattttiiiivvvvoooossss OOOOppppeeeerrrraaaannnnddddoooo ccccoooommmm
CCCCFFFFCCCC,,,, (((( RRRReeeeffffeeeerrrrêêêênnnncccciiiiaaaa ---- DDDDoooossssssssaaaatttt ))))
Eficiência volumétrica versos razão
de compressão para compressores
alternativos
(Carrier Air Company)
Refrigerante: CFC
Efeito da razão de compressão na
eficiência volumétrica de
compressores alternativos
(Dossat - Princípios da refrigeração)
Refrigerante, CFC

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Dimensionamento Compressores
Vazão Mássica de Refrigerante
VD, é o volume deslocado pelo compressor
v1 é o volume específico do refrigerante à entrada do compressor e
mf é o fluxo mássico de refrigerante
Capacidade Frigorífica do Compressor
1
.
v
V
m vrd
f
η
•
•
=
)( 41 hhmQ fo −=
•
&

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Dimensionamento Compressores
Eficiência Global do Compressor
Definida como sendo:
- a razão entre a potência teórica necessária ao compressor para realizar o processo 1→2 do
refrigerante em um dado ciclo,
- e a potência real necessária no eixo do compressor para realizar o ciclo real entre a mesma
diferença de pressão
eixo
C
g
W
W
•
•
=η
Depende da tecnologia nele empregada e portanto varia de compressor para compressor.
Para compressores alternativos abertos a eficiência global, segundo dados de literatura,
varia entre 65% a 70%.

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Dimensionamento Compressores
o
Tc=40
C
o
Tc=50
C
o
Tc=30
C
Cap. Frigorífica
Tc = 30 C
Tc = 40 C
Tc = 50 C
o
.
-20 -15 -10 -5 0 5 10
TEMPERATURA DE VAPORIZAÇÃO, To, em C
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
CAPACIDADEFRIGORÍFICA,Qo,emkcal/h Potência de Eixo
Tc = 30 C
Tc = 40 C
Tc = 50 C
-20.00 -10.00 0.00 10.00
TEMPERATURA DE VAPORIZAÇÃO, [ C ]
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
POTÊNCIADEEIXO,W,em[kW]
O
Tc = 30 C
Tc = 50 C
o
o
o
o
o
eixo
.. Tc = 40 C
O
Q0 = 22000 kcal/h
Weixo = 15,9 kW = 13674 kcal/h

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Dimensionamento Compressores
Seleção e Capacidade do Compressor
A capacidade do compressor e os requisitos de potência são determinados com segurança
somente por teste real do compressor.
Tanto a capacidade de refrigeração como os requisitos de potência do compressor variam
com a condição do vapor refrigerante que entra e deixa o compressor.
Raramente é possível selecionar um compressor que tenha exatamente a capacidade
requerida nas condições projetadas.
A capacidade do compressor não é crítica dentro de certos limites as condições de
operação do sistema não permanecem constantes durante todo o tempo, mas variam de
vem em quando com o carregamento do sistema, a temperatura do meio de condensação,
etc.

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Dimensionamento Compressores
SST - Saturation Suction Temperature (Temperatura de Saturação na Sucção)
SDT – Saturation Discharge Temperature (Temperatura de Saturação na Descarga)
LL – Low Load (Carga Baixa)
HL – High Load (Carga Alta)
HPD – High Pressure Differencial (Pressão Diferencial Alta)
LF – Low Flow (Fluxo Baixo)
HF – High Flow (Fluxo Alto)

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Dimensionamento Compressores
Seleção e Capacidade do Compressor
• A prática geral é selecionar um compressor que tenha uma capacidade igual ou
ligeiramente acima da capacidade requerida nas condições de operação projetadas.
• A capacidade de refrigeração requerida é a carga média por hora quando determinada
pelos cálculos de carga de resfriamento.
• Se a seleção de um evaporador é feita antes da seleção do compressor, este deve ser
selecionado para se ajustar à capacidade do evaporador, mais propriamente do que a carga
calculada

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Dimensionamento Compressores

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Dimensionamento Compressores