PT90822B - Processo e dispositivo para refrigeracao de um fluido - Google Patents

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Description

Descrição
ÂMBITO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um processo e a um dispositivo para refrigeração e particularmente a um processo e dispositivo para condicionamento de ar para defrigerar um líquido que remove a humidade e/ou calor do ar.
ANTECEDENTES E RESUMO DA INVENÇÃO
É sabido que a pressão de vapor de água acima de soluções concentradas de sais em água, por exemplo, cloreto de cálcio , cloreto de lítio ou brometo de lítio ou produtos semelhantes e/ou suas misturas é inferior que a correspondente à água pura a uma temperatura correspondente, e que estas soluções podem assim ser utilizadas como líquidos para absorção de água.
De acordo com um aspecto da presente invenção um caudal de água circulante que absorve e transporta para o exterior
I o calor de um permutador de calor é feito expandir a uma pressão ; reduzida num tanque de expansão. Liberta-se nessa altura uma quantidade de vapor de água correspondente ao abaixamento de temperatura, isto é, à pressão absoluta. 0 vapor de água libertado pela expansão do tanque de expansão é introduzido num condensador possuindo superfícies refrigeradas que são continuamente
ANA
molhadas por uma solução salina concentrada absorvente de água.
O vapor de água é absorvido pela solução salina ou condensado nela desde que a pressão do vapor de água acima da solução salina seja inferior â pressão do vapor libertado pela expansão do tanque de expansão. S assim possível condensar o vapor de água numa solução salina com uma temperatura que está a cerca de 20° C ou mais acima da temperatura de saturação do vapor de água.
A presente invenção utiliza assim a baixa pressão do vapor acima de uma solução salina concentrada para permitir que o vapor de água saturado seja absorvido numa solução salina possuindo uma temperatura superior do que a do vapor de água absorvido.
Constitui outro objecto da presente invenção proporcionar um processo e dispositivo para refrigerar um fluido tal como, por exemplo, um líquido de absorção utilizado para des-humificar e refrigerar um gás como por exemplo ar num dispositivo de condicionamento de ar.
DESCRIÇÃO DO DESENHO
A seguinte descrição detalhada é uma concretização prática preferida da presente invenção e é apresentada com referência ao desenho anexo que mostra uma vista esquemática de um sistema de refrigeração de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÃO DA FORMA REALIZAÇÃO PREFERIDA
Como se mostra no desenho o sistema de refrigeração compreende um permutador de calor 1, um tanque de expansão 2, um condensador 3 e uma bomba 4. Faz-se passar um fluido através da conduta 5 que é refrigerado no permutador de calor 1 por contacto indirecto com uma corrente de ar circulante que absorve calor do fluido. O fluido pode, por exemplo, ser um líquido de absorção como por exemplo uma solução salina concentrada que é refrigerada no permutador de calor 1 e é em seguida introduzida no absorvedor 42 através da conduta 44 absorvendo a humidade de uma corrente de ar 46 num condicionador de ar do tipo de absorção por contacto directo. A água é introduzida num permutador
de calor por meio da conduta 6 e é descarregada dela por meio da conduta 7. A água aquecida descarregada do permutador de calor é feita passar através de um dispositivo de controlo da pressão como por exemplo uma válvula de restrição 30 para o tanque de expansão 2 onde a pressão é suficientemente baixa para provocar a libertação de vapor de água dela. A evaporação da água necessita de calor que é removido da água causando assim uma diminuição da sua temperatura. Liberta-se uma quantidade de vapor correspondente ao abaixamento de temperatura da água.
O vapor é em seguida descarregado do tanque de expansão 2 e feito passar no condensador 3 através da conduta 8. A água que permanece no tanque de expansão é recirculada para o permutador f
de calor 1 preferivelmente por meio de uma bomba 4 através da conduta 9. Dado que a água é continuamente consumida por evaporação, é fornecida mais água através da conduta 10 como necessário. O liquido de absorção refrigerado é introduzido através da conduta 44 para o absorvedor 42 no qual absorve humidade de uma corrente de ar 46 e faz a sua refrigeração. O líquido de absorção é feito regressar ao permutador de calor 1 através da conduta 48 por meio da bomba 50. Pelo menos uma parte do líquiί do de absorção pode ser introduzido no condensador por meio da conduta 52.
O condensador 3 compreende um permutador de calor de tipo preferivelmente tubular colocado verticalmente 11 possuindo uma superfície interna 26, uma superfície externa 28 que é | envolvida por uma câmara 12 de preferência coaxial. Colocam-se placas anelares 20 e 21 entre a parede vertical da câmara e a superfície exterior 28 do elemento permutador de calor 11 nas suas extremidades superior e inferior para formar um espaço anelar fechado 22 que rodeia o elemento permutador de calor 11.
A câmara 12 está provida com uma admissão 13 que permite que o vapor a condensar entre no espaço fechado 22. A entrada 14 está colocada preferivelmente por baixo e na proximidade da placa superior 20 de modo a permitir a introdução de líquido de absorção no espaço fechado 22. A entrada 15 está colocada dentro da câmara 12 por cima da placa superior 20 para permitir a intro. dução de líquido de refrigeração. A extracção 16, localizada
preferivelmente em ou perto do fundo do espaço fechado 22 permi te a extracçâo do líquido de absorção diluído pelo condensado do vapor de água nele absorvido. A extracçâo 19 localizada na câmara 12 acima da salda 16 está em comunicação com o espaço fechado 22 e permite a remoção de gases não condensados nele existentes. Pode ligar-se uma bomba de vazio (não representada) à extracçâo 19.
A câmara 12 está ainda provida com uma entrada de ar 17 e uma saída de ar 18 preferivelmente na sua extremidade superior e inferior, respectivamente. O ventilador 24 provoca o movimento do ar através do condensador 3 ao longo da superfície interna 26 do elemento permutador de calor 11.
A extremidade superior do elemento permutador de calor tubular 11 estende-se para além da placa superior 20 de modo a formar uma protusão anelar 29 que auxilia o excesso de caudal do líquido de refrigeração fornecido através da entrada 15 a descer ao longo da superfície interna 26 do elemento permutador de calor 11 na forma de um filme fino líquido de preferência uniforme.
A placa anelar 23 está colocada de preferência na vizinhança por baixo da placa anelar superior 20 e estende-se da parede do envólucro 12 de modo substancialmente uniforme para a superfície exterior 28 do elemento permutador de calor 11 formando assim uma abertura circular à volta da superfície exterior 28 do elemento permutador de calor 11 de modo que o líquido de absorção introduzido através da admissão 14 no espaço fechado 22 seja obrigado a passar ao longo da superfície exterior 28 do elemento permutador de calor 11 na forma de um filme fino de pre ferência uniforme. A câmara 12 está assim provida com uma entrada 13 para o vapor de água, com uma entrada 14 para o líquido de absorção, com uma entrada 15 para o líquido de refrigeração, com uma saída 16 para o líquido de absorção diluido pelo condensado (vapor de água) e uma entrada de ar 17 e uma saída de ar 18. Pode ligar-se uma bomba de vazio (não representada) à saída 19.
O vapor de água libertado no tanque de expansão 2 por
expansão é transferido através da conduta 8 para a entrada 13.
O tanque de expansão 2 e a conduta 8 comunicam com o espaço fechado 22 à volta da superfície exterior 28 do elemento permutador de calor 11. Introduzindo o vapor de água no espaço fechado 22 o vapor de água é levado a contacto com o líquido de absor ção fornecido através de uma ou mais das entradas 14 que passa para baixo ao longo da superfície exterior 18 do elemento permutador de calor 11.
O interior 26 do elemento permutador de calor 11 é refrigerado com um líquido de refrigeração como por exemplo água, fornecido através de uma ou mais admissões 15 e que passa para baixo de preferência de modo uniforme ao longo da superfície interna do elemento permutador de calor. 0 fluxo de ar que passa preferivelmente para baixo em contra-corrente com a água no elemento permutador de calor refrigera a água por evaporação. A água evaporada é removida juntamente com o ar através da extracção 18.
O vapor de água fornecido ao condensador 3 através da admissão 13 condensa-se na superfície externa 28 do elemento permutador de calor e é removido dele como condensado juntamente com o líquido de absorção através da extracção 16. Desde que a temperatura do líquido de absorção e a sua concentração sejam tais que a pressão do vapor de água acima do líquido seja inferior à do vapor de água, o vapor de água será absorvido pelo líquido de absorção.
O calor libertado por condensação do vapor de água será absorvido pela água que passa para baixo na superfície interna 26 do elemento permutador de calor 11 e será transferida para o ar que passa através dele.
EXEMPLO
Um líquido, por exemplo, um líquido de absorção que é utilizado para remover a humidade e refrigerar o ar num sistema de condicionamento de ar, é refrigerado num sistema de refrigeração de acordo com a presente invenção. No permutador de calor 1 o líquido é refrigerado de 35°C para 18°C por permuta de
calor indirecta com água que é assim aquecida de 15° C para 25°C A água é a seguir expandida para uma pressão correspondente a um ponto de ebulição de 15° C. 0 vapor de água libertado é condensado e absorvido numa solução salina concentrada com uma temperatura de 35° C. O ar, com uma temperatura de 30° C e que evapora a água fornecida à superfície interna 26, é retirado pelo elemento permutador de calor 11. Remove-se pela extracção 16 uma solução salina diluida com a temperatura de 55° C.
O líquido de absorção que foi diluido por absorção pelo vapor de água pode a seguir ser regenerado por evaporação para reutilização do modo conhecido.
Na realização pratica apresentada o condensador 3 compreende apenas um elemento permutador de calor de tipo tubular 11 mas é evidente que se podem utilizar vários elementos permutadores de calor que podem ser de tipo tubular ou de tipo placa. 0 interior do elemento permutador de calor pode ser refrigerado por um líquido ou como descrito acima por um líquido e um gás.
Assim, embora a invenção tenha sido apresentada e descrita naquilo que se pensa ser a sua realização mais prática e preferida, será óbvio para o especialista que se podem fazer quaisquer modificações dentro do âmbito da invenção, âmbito que deve ser entendido numa interpretação mais vasta das reivindicações anexas de modo a englobar todas as estruturas e processos equivalentes.

Claims (1)

  1. REIVINDICAÇÕES
    - lâ Processo para a refrigeração de um fluído caracterizado por compreender as fases de:
    remover-se calor de um fluído por contacto indirecto cora um líquido num permutador de calor com uma primeira e segun6 da superfícies em contacto de transferência de calor uma com a outra, expandir-se o referido líquido a uma pressão reduzida de forma a obter vapor e líquido restante, condensar-se e absorver-se o referido vapor de água num líquido de absorção possuindo uma pressão de vapor mais baixa que o referido vapor a uma temperatura correspondente, e recircular-se o referido líquido restante para o referido permutador de calor.
    - 2â Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido vapor de água ser levado a contacto com o referido líquido de absorção na referida primeira superfície refrigerada do referido permutador de calor.
    - 3â Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a referida primeira superfície ser refrigerada por evaporação da água da segunda superfície molhada do referido permutador de calor por meio de ar que passa ao longo da referida segunda superfície.
    - 4ã Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido líquido ser essencialmente água.
    - 5â Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido fluído ser uma solução salina utilizada como líquido de absorção.
    - 6â 7
    Processo cie acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o líquido de absorção compreender cloreto de cálcio, cloreto de litio ou brometo de litio ou suas misturas.
    - 7ã Dispositivo para refrigerar utn fluído caracterizado por compreender um primeiro sistema para transferir calor do referido fluído para um líquido, um sistema ligado ao referido primeiro sistema de transferência de calor para libertar vapor do referido líquido, um sistema ligado ao referido sistema de libertação de vapor, para condensar o referido vapor compreendendo o sistema de condensação um segundo sistema para transferir calor possuindo uma primeira superfície de refrigeração para condensar e absorver o referido vapor num líquido de absorção na referida primeira superfície de refrigeração, um sistema do referido primeiro para circular o referido líquido através sistema de transferência de calor, e um sistema para manter uma pressão reduzida no referido sistema de libertação de vapor e sobre a referida superfície de refrigeração no referido sistema de condensação.
    - 8ê Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o referido sistema de condensação compreender ainda uma segunda superfície de refrigeração em contacto de transferência térmica com a referida primeira superfície, um sistema para envolver o referido segundo sistema de transferência de calor, um sistema para distribuir o referido líquido de absorção sobre a referida primeira superfície do referido segundo sistema de transferência de calor.
    um sistema para introduzir vapor no referido sistema envolvente e contactar o referido vapor com o referido líquido de absorção, um sistema para remover o líquido de absorção diluído pelo condensado do referido sistema envolvente, e um sistema para obrigar o ar a circular em contacto cora a referida segunda superfície do referido segundo sistema de transferência de calor.
    - 9si Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender ainda um sistema para distribuir um líquido de refrigeração sobre a referida segunda superfície.
    - 10ê Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender ainda um sistema para distribuir o referido líquido de absorção de forma essencialmente uniforme sobre a referida primeira superfície de refrigeração.
    - llã Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender ainda um sistema para distribuir o referido líquido de refrigeração de forma essencialmente uniforme sobre a segunda superfície de refrigeração.
    - 12â Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o líquido de refrigeração ser a água.
    - 13â Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o fluído ser uma solução salina concentrada.
    - 14â Dispositivo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o líquido de absorção compreender cloreto de cálcio, cloreto de lítio ou brometo de lítio ou suas misturas.
    - 15â Dispositivo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender adicionalmente um sistema para efectuar o contacto da referida solução salina com ar húmido para remover a humidade dele, e um sistema para introduzir a referida solução salina para o primeiro sistema de transferência de calor.
    - 16ê Dispositivo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender adicionalmente um sistema para transferir a referida solução salina do referido primeiro sistema de transferência de calor para o referido sistema de contacto com o ar.
PT90822A 1988-06-13 1989-06-12 Processo e dispositivo para refrigeracao de um fluido PT90822B (pt)

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