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Ciclo de refrigeração por compressão de vapor

1834
  • Oliver Evans
  • Jacob Perkins
  • Alexander Twining
Sistema de refrigeração por compressão de vapor no laboratório de engenharia mecânica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

O ciclo de compressão de vapor é o termodinâmica O processo utilizado pela maioria das bombas de calor envolve quatro etapas: compressão do vapor refrigerante, condensação para um líquido de alta pressão com liberação de calor, expansão através de uma válvula para uma mistura de líquido e vapor de baixa pressão e evaporação para um vapor de baixa pressão com absorção de calor. Este ciclo efetivamente move a energia térmica contra a sua direção natural de fluxo.

The vapor-compression cycle is the cornerstone of modern refrigeration and heat pump technology. It leverages the physical principle of latent heat of vaporization, where a substance absorbs or releases a large amount of energy as it changes phase between liquid and gas. The cycle uses a volatile fluid called a refrigerant.

O processo começa no compressor, que aspira vapor refrigerante a baixa pressão e baixa temperatura e o comprime, transformando-o em vapor superaquecido a alta pressão e alta temperatura. Isso requer um esforço mecânico considerável. Em seguida, o vapor quente flui para o condensador, um trocador de calor onde libera calor para o ambiente mais quente (por exemplo, o ar externo no verão) e se condensa em um líquido de alta pressão. O terceiro estágio é a válvula de expansão (ou um tubo capilar), onde o líquido de alta pressão sofre uma rápida queda de pressão, causando um processo chamado vaporização instantânea. Isso resulta em uma mistura de líquido e vapor a baixa pressão e baixa temperatura. Finalmente, essa mistura fria entra no evaporador, outro trocador de calor, onde absorve calor do ambiente mais frio (por exemplo, o ar interno no verão), fazendo com que o líquido restante ferva e se transforme em vapor. Esse vapor de baixa pressão retorna então ao compressor, e o ciclo se repete. Ao inverter as funções do condensador e do evaporador, o sistema pode fornecer aquecimento em vez de resfriamento.

UNESCO Nomenclature: 3322
Engenharia mecânica

Tipo

Ciclo Termodinâmico

Interrupção

Revolucionário

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Compreensão do calor latente por Joseph Black
  • A lei de Boyle e a lei de Charles descrevem o comportamento dos gases.
  • Desenvolvimento dos primeiros compressores mecânicos para processos industriais
  • descoberta de que fluidos voláteis como o éter causam resfriamento ao evaporarem rapidamente

Aplicações

  • Refrigeradores e congeladores domésticos
  • Sistemas de ar condicionado para edifícios e veículos
  • Refrigeração em escala industrial para processamento de alimentos e fábricas químicas.
  • Criogenia para liquefação de gases como nitrogênio e oxigênio
  • Chillers para grandes sistemas comerciais de climatização

Patentes:

  • GB Patent 6662 (Jacob Perkins, 1834)

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: compressão de vapor, ciclo de refrigeração, refrigerante, compressor, condensador, válvula de expansão, evaporador, termodinâmica, mudança de fase, transferência de calor.

Contexto histórico

Ciclo de refrigeração por compressão de vapor

-500
1750
1788
1834
1850
1850
1850
-500
1700
1761
1807-01-01
1850
1850
1850
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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

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