Desenvolvimento de uma unidade de refrigeração com apoio térmico

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