Questões de Concurso sobre Sistemas de Refrigeração (ciclo, componentes e psicrometria)

Um refrigerador é, basicamente, um sistema que opera segundo um ciclo, recebendo calor de um reservatório a baixa temperatura e cedendo calor a um reservatório a alta temperatura sendo necessária a inserção de trabalho no ciclo de operação.

Em relação a refrigeração, avalie as afirmativas a seguir

I. A refrigeração pode ser produzida por diversos meios, sendo alguns exemplos a refrigeração por compressão mecânica de vapor, a refrigeração por ciclo de absorção e a refrigeração a gás.

II. O ciclo por compressão mecânica de vapor, um processo termodinâmico fundamental, e é composto por um compressor, um evaporador, uma válvula de expansão e um condensador atuando sob um refrigerante para realizar a troca de calor entre os ambientes de baixa e alta temperatura.

III. Existem basicamente 1 tipo de sistema de ar-condicionado, o de expansão direta. Nos sistemas de expansão direta, o condicionador utiliza uma substância intermediária (geralmente água ou salmoura) para realizar a troca térmica com o ambiente refrigerado.

Está correto o que se afirma em

O refrigerante utilizado nos sistemas de ar-condicionado não influencia na eficiência energética do equipamento.

Em um ciclo de refrigeração por compressão de vapor, a principal função do evaporador é:

O esquema ilustrado nessa figura representa um

Em um ciclo de refrigeração por compressão de vapor operando com fluido R-134a, qual dos seguintes fatores não afeta diretamente o coeficiente de performance (COP)?

Em sistemas de arrefecimento de motores automotivos, o fluido refrigerante desempenha um papel crucial. Qual das alternativas está relacionada à função do termostato em um sistema de arrefecimento de água?

Considere que um sistema de refrigeração por absorção opere com o gerador à temperatura T${}_G$ = 92 ℃ e com o evaporador à temperatura T${}_E$ = −6 ℃, sendo a temperatura ambiente T${}_A$ = 19 ℃. Nessas condições, o sistema poderá ter um coeficiente de desempenho máximo ideal, COP${}_{m\acute{a}x}$, superior a 2.

A figura a seguir demonstra um ciclo de refrigeração ideal. Os dados do compressor utilizado são apresentados na tabela abaixo. Com base nos dados fornecidos a seguir, calcule o Coeficiente de Performance (COP) do refrigerador e indique a alternativa CORRETA.

(Adaptado de Kirkpatrick, A. T. lntroduction to Refrigeration and Air Conditioning Systems - Theory and Applications, Springer, 2ª Edição, 2022.)

Fluido Refrigerante R134 a

$\dot{m}$ = 0,03 k g/s

P_H = 900 kPa

P_L = 180 kPa

h₁ = 242,86 k J / kg

h₂ = 276,40 k J / kg

h₃ ≅ h₄ = 101,6 k J / kg

O que é o efeito de ciclo de compressão em um sistema de refrigerante?

Numa determinada sala em que o ar se encontra à temperatura de 30ºC efetuou-se a medida da temperatura de bulbo úmido do ar, tendo-se encontrado para esta medida o valor de 20ºC. Com base nesta medida, pode-se afirmar que a umidade relativa e a temperatura do ponto de orvalho do ar desta sala são, respectivamente:

No ponto em que a umidade relativa é de 20% e a temperatura de bulbo úmido é de 12,5 ºC, o volume específico (em m3/kg de ar seco) vale:

Considere um sistema composto por um refrigerador e que este opera com a porta fechada e em regime permanente em um ciclo teórico. A potência consumida por este equipamento é $\dot{W}$, a transferência de calor com o ambiente e com o espaço refrigerado são ${\dot{Q}}_H$ e ${\dot{Q}}_L$ respectivamente. O coeficiente de desempenho deste refrigerador é dado por:

Os ciclos de potência a gás reais são bastante complexos. Para conduzir a análise em um nível de complexidade adequado, utilizam-se as seguintes aproximações, normalmente conhecidas como hipóteses do padrão a ar.

I. O fluido de trabalho é o ar, o qual circula continuamente em um circuito aberto, sempre se comportando como um gás ideal.

II. Todos os processos que formam o ciclo são internamente reversíveis.

III. O processo de combustão é substituído por um processo de fornecimento de calor a partir de uma fonte interna.

IV. O processo de exaustão é substituído por um processo de rejeição de calor que restaura o fluido de trabalho ao seu estado inicial.

Está CORRETO apenas o que se afirma em:

Nos evaporadores de expansão seca, o sistema admite apenas a quantidade de fluido refrigerante suficiente para que esteja totalmente evaporado sob a forma de vapor seco superaquecido na saída da serpentina.

Considere um refrigerador que opera segundo o ciclo de Carnot. Considere o Q_H como o calor fornecido para a fonte quente, Q_L o calor retirado da fonte fria, TH a temperatura da fonte quente e T_L a temperatura da fonte fria. De acordo com os dados, assinale a opção que apresenta o coeficiente de desempenho desse refrigerador.

Em uma câmara frigorífica é mantida a temperatura de -20 °C, enquanto a temperatura externa é de 26 °C. Sabe-se que é retirado calor do ambiente refrigerado a uma taxa de 10.000 kJ/h, e que a quantidade de energia necessária para operar essa câmara é de 2.500 kJ/h.

Nessa situação hipotética, o coeficiente de desempenho performance do sistema refrigerador é igual a

Assinale, dentre as alternativas a seguir, aquela que melhor descreve conceitualmente as etapas de condicionamento térmico às quais deve ser submetido um ar exterior que inicialmente se encontre à temperatura de 35ºC com umidade relativa de 80% para que ao final do condicionamento se encontre à temperatura de 20ºC com umidade relativa de 50%.

Válvulas são dispositivos amplamente usados em diversos setores da indústria. Elas podem servir para bloquear o fluxo de fluidos, alterar a direção ou controlar o fluxo. Além disso, algumas são projetadas com geometrias mais complexas, em que cada posição adotada muda as direções de fluxo de entrada e retorno de um sistema.

Sobre essas válvulas, é correto afirmar que:

Considere o funcionamento de um sistema genérico de refrigeração a vapor e seus componentes principais.

Nesse contexto, a principal função da válvula de expansão é

Nos sistemas de termoacumulação com ice-balls, o gelo é formado em recipientes de plástico na forma de esferas, as quais contêm água deionizada misturada a um agente para facilitar o congelamento; as ice-balls só podem ser armazenadas em reservatórios de formato cilíndrico de grande dimensão, que requerem espaços nem sempre disponíveis na instalação.