O ficheiro é uma hiperligação: faça duplo clique para abrir o projeto no seu browser, ou selecione-o com Abrir. Ficheiros .json mais antigos ainda podem ser abertos. Tal como o ficheiro de projeto, contém todos os dados do projeto – partilhe-o apenas com quem os pode ver.
| Parte | Caudal mássico [kg/s] | Massa volúmica [kg/m³] | Diâmetro interior [mm] | Velocidade [m/s] | Re | f (Darcy) | Comprimento [m] | Δp [bar] | Δp/m [Pa/m] | Nota |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Entrada | 3.15e-4 | 528,5 | 0,6 | 2,11 | – | – | 0 | 0,0177 | – | perda K = 0.5 mais aceleração para a velocidade do líquido |
| Parte líquida | 3.15e-4 | 528,5 | 0,6 | 2,11 | 5.280 | 0,0373 | 5,74 | 4,26 | 74.100 | líquido monofásico até atingir a pressão de saturação |
| Parte bifásica | 3.15e-4 | 28,66 | 0,6 | 38,9 | – | – | 0,13 | 0,759 | 586.000 | fração de vapor 0 → 0,09; massa volúmica e velocidade à saída Escoamento estrangulado na saída. |
Entrada: Δp = (1 + K)·G²/(2ρ), K = 0.5Momento: −dp = f·G²·v/(2d)·dz + G²·dvEnergia: h + w²/2 = constante (menos o calor absorvido pelo permutador de calor da linha de sucção)Bifásico: v = (1 − x)·v_L + x·v_V, 1/μ = x/μ_V + (1 − x)/μ_L (McAdams)Estrangulado quando (p_i − p_i+1) − G²·(v_i+1 − v_i) ≤ 0Ciclo: t₀ e tc são temperaturas de ponto de orvalho (EN 12900). O líquido sai do condensador no ponto de bolha menos o sub-arrefecimento e entra no capilar à pressão de condensação. O evaporador fornece vapor a p₀ e t₀ + sobreaquecimento. Propriedades do CoolProp 8 (equações de estado de referência; misturas com o respetivo deslizamento de temperatura (glide)).
Capilar: o modelo homogéneo descrito no ASHRAE Handbook – Refrigeration e por Stoecker & Jones: uma perda de entrada (K = 0,5), fricção de líquido monofásico até a pressão atingir a pressão de saturação do líquido, depois escoamento adiabático de duas fases com líquido e vapor à mesma velocidade (h + w²/2 constante), calculado em 20 passos de pressão com fricção e aceleração. Viscosidade de duas fases segundo McAdams, fator de fricção segundo Churchill (tubo de cobre estirado liso).
Escoamento bloqueado (crítico): quando a queda de pressão deixa de resultar num comprimento (−dp/dv = G²), o escoamento é crítico; se tal acontecer acima da pressão de evaporação, o tubo termina aí e o resto da expansão ocorre no jato para o evaporador – o estado normal de um sistema de capilar.
Permutador de calor da linha de aspiração: calculado a partir da sua geometria – o comprimento soldado, onde começa e o diâmetro interno da linha de aspiração. O calor passa do capilar para o gás de aspiração em contracorrente com UA por metro = 1/(1/(h_i·π·d) + 1/(h_g·π·D)); ambos os coeficientes de película segundo Gnielinski (Nu laminar = 3,66), sendo o lado do gás de aspiração a resistência dominante, a junta soldada excluída. O gás é seguido célula a célula desde a saída do evaporador ao longo do perfil de temperatura do próprio capilar, e o capilar e o gás são iterados até que a temperatura do gás de retorno e o calor retirado do capilar coincidam (como nos modelos de princípios fundamentais de Hermes, Melo & Gonçalves). Pode ser introduzida uma temperatura de gás de retorno medida. Um permutador de calor que mantém o líquido sub-arrefecido atrasa a vaporização instantânea e torna o tubo consideravelmente mais longo para o mesmo caudal.
Limites: o modelo faz com que o líquido entre em evaporação exatamente na saturação (sem atraso metaestável), o que torna o comprimento um pouco curto demais quando o sub-arrefecimento é elevado; óleo, curvas e enrolamentos não são considerados. Comparações publicadas de modelos homogéneos com medições mostram desvios da ordem de 10–20 % no caudal mássico. Face aos exemplos práticos no ASHRAE Handbook – Refrigeration 2006, cap. 44, a aplicação fornece um caudal 4–5 % superior para um tubo adiabático de R134a e cerca de 8 % superior com um permutador de calor na linha de sucção; confirme sempre a carga e o sobreaquecimento num ensaio de funcionamento.
Comece a partir do compressor: o seu caudal mássico no ponto de funcionamento de projeto (temperatura de evaporação e de condensação, sub-arrefecimento) deve passar pelo capilar. Para cada diâmetro interior, a aplicação determina o comprimento que fornece exatamente esse caudal; um tubo mais comprido deixa passar menos, um diâmetro maior mais. Escolha um diâmetro com um comprimento prático, tipicamente 1,5–4 m em frigoríficos e congeladores.
Um diâmetro maior com um tubo mais comprido é menos sensível a tolerâncias, sujidade e óleo do que um tubo curto com um diâmetro pequeno: ±0,02 mm num diâmetro de 0,6 mm altera o caudal em cerca de 8 %. Tubos muito curtos (com menos de 0,5 m) são difíceis de acertar; os muito longos são pouco práticos. A aplicação recomenda o tamanho cujo comprimento se encontra mais próximo do meio do intervalo pretendido.
O gás de aspiração frio arrefece o líquido no capilar: mais potência frigorífica por kg, menos gás de vaporização instantânea (flash gas), e a linha de aspiração não transpira nem congela. O líquido permanece líquido durante mais tempo e o tubo deixa passar mais fluido frigorigéneo por metro, pelo que um tubo soldado é mais longo do que um adiabático para o mesmo caudal. A aplicação calcula o permutador a partir do comprimento soldado e do diâmetro da linha de aspiração; pode ser introduzida uma temperatura de gás de retorno medida.
A velocidade da mistura bifásica aumenta à medida que se evapora. A partir de um determinado ponto, atinge a velocidade crítica (velocidade do som): uma diminuição adicional da pressão de evaporação deixa de aumentar o caudal. A maioria dos sistemas com capilar funciona com escoamento bloqueado; nesse caso, o comprimento do tubo determina o caudal e a pressão de evaporação altera apenas o jato na saída.
Sim, as propriedades do isobutano e do propano provêm das equações de estado de referência do CoolProp. Lembre-se de que os hidrocarbonetos são inflamáveis (A3): as normas relativas a aparelhos limitam a carga por circuito e um sistema com capilar não possui reservatório de líquido, pelo que a carga tem de ser rigorosamente pesada.
Calcule na ferramenta acima ↑Refrigerantes HC (A3): dimensionamento de tubagens →
Comparações publicadas de modelos homogéneos com medições em tubos adiabáticos mostram desvios da ordem de 10–20 % no caudal mássico; com um permutador de calor na linha de sucção, a incerteza é maior. Face aos exemplos práticos no ASHRAE Handbook (2006, cap. 44), a aplicação encontra-se dentro de +4…9 % no caudal mássico. A tolerância do diâmetro interior por si só origina vários por cento. Utilize o resultado como ponto de partida e confirme o sobreaquecimento e as pressões num ensaio de funcionamento.