Construção e funcionamento do sistema de refrigeração a jato a vapor

Construção e funcionamento do sistema de refrigeração a jato a vapor

Construção e funcionamento do sistema de refrigeração a jato de vapor

Se a água for pulverizada em uma câmara onde uma baixa pressão é mantida, uma parte da água evaporará. A entalpia de evaporação resfriará a água restante até sua temperatura de saturação na pressão na câmara. Obviamente, uma temperatura mais baixa exigirá uma pressão mais baixa. A água congela a 0 °C, portanto, uma temperatura menor que 4 °C não pode ser obtida com água. Neste sistema, o vapor de alta velocidade é usado para arrastar o vapor de água em evaporação. O vapor motriz de alta pressão passa pelo bico convergente ou divergente convergente, onde adquire velocidade sônica ou supersônica e baixa pressão da ordem de 0,009 kPa, correspondendo a uma temperatura do evaporador de 4 °C. O alto momento do vapor motriz arrasta ou carrega consigo o vapor de água que evapora da câmara de flash. Devido à sua alta velocidade, ele move os vapores contra o gradiente de pressão até o condensador, onde a pressão é de 5,6-7,4 kPa, correspondendo à temperatura do condensador de 35-45 °C.

O vapor motriz e o vapor evaporado são condensados ​​e reciclados. Este sistema é conhecido como sistema de refrigeração por jato de vapor. A figura mostra um esquema do sistema. Pode-se observar que este sistema requer um bom vácuo para ser mantido. Às vezes, o ejetor de reforço é usado para essa finalidade. Este sistema é acionado por energia de baixo teor, que é o vapor de processo em fábricas de produtos químicos ou em caldeiras.

sistema de refrigeração a jato de vaporsistema de refrigeração a jato de vapor

Em 1838, o francês Pelletan obteve a patente para a compressão de vapor por meio de um jato de vapor motriz. Por volta de 1900, o inglês Charles Parsons estudou a possibilidade de redução da pressão pelo efeito de arrastamento de um jato de vapor. No entanto, o crédito pela construção do sistema de refrigeração por jato de vapor vai para o engenheiro francês Maurice Leblanc, que desenvolveu o sistema em 1907-08. Neste sistema, ejetores foram utilizados para produzir um jato de vapor de alta velocidade (≈ 1200 m/s). Baseado no projeto de Leblanc, o primeiro sistema comercial foi feito pela Westinghouse em 1909 em Paris. Embora a eficiência do sistema de refrigeração por jato de vapor fosse baixa, ainda era atraente porque a água é inofensiva e o sistema pode funcionar usando o vapor de exaustão de uma máquina a vapor. A partir de 1910, os sistemas de refrigeração por jato de haste foram utilizados principalmente em cervejarias, fábricas de produtos químicos, navios de guerra, etc. Em 1926, o engenheiro francês Follain melhorou a máquina introduzindo múltiplos estágios de vaporização e condensação do vapor de sucção. Entre 1928-1930, houve muito interesse neste tipo de sistemas nos EUA. Nos EUA foram utilizados principalmente para ar condicionado de fábricas, cinemas, navios e até vagões ferroviários. Várias empresas como Westinghouse, Ingersoll Rand e Carrier iniciaram a produção comercial destes sistemas a partir de 1930. No entanto, gradualmente estes sistemas foram substituídos por sistemas de absorção de vapor mais eficientes utilizando água LiBr.

Ainda assim, alguns países da Europa Oriental, como a Checoslováquia e a Rússia, fabricaram estes sistemas ainda na década de 1960. O princípio do ejetor também pode ser usado para fornecer refrigeração usando outros fluidos além da água, ou seja, refrigerantes como CFC-11, CFC-21, CFC-22, CFC-113, CFC-114 etc. Os sistemas de refrigeração a jato foram para o engenheiro russo IS Badylkes por volta de 1955. Usando outros refrigerantes além da água, é possível atingir temperaturas tão baixas quanto –100°C com um único estágio de compressão.

As vantagens citadas para esse tipo de sistema são simplicidade e robustez, enquanto o design complexo e a economia são suas principais desvantagens.

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