BRPI0803117A2 - sistema de refrigeração por ejeção bifásica - Google Patents

Abstract

Sistema de Refrigeração por Ejeção Bifásica, que funciona por ejeção de vapor obtida pelo bombeamento do próprio fluido refrigerante líquido através de ejetores tipo Venturi, ocasionando a diminuição de pressão que é utilizada para evaporar o refrigerante contido no evaporador. Ao passar pelos ejetores, o aumento da velocidade do fluxo de refrigerante líquido produz uma diminuição de pressão devido ao efeito Bernoulli. Os ejetores são conectados ao evaporador e a baixa pressão obtida provoca a evaporação de parcela do líquido refrigerante que é aspergida no interior do evaporador. A vaporização é obtida tanto pela ação da diminuição da pressão ocorrida nos ejetores, quanto pelo calor retirado do ambiente refrigerado em contato com as paredes externas do evaporador à medida que o refrigerante líquido evapora, proporcionando o desejado efeito de refrigeração. O refrigerante ejetado do evaporador é arrastado pela mesma corrente do fluxo de refrigerante líquido e é levado ao reservatório de refrigerante, onde condensa por ação do pequeno aumento de pressão decorrente do bombeamento. Por não utilizar compressor, este sistema não produz calor residual significativo, dispensando o uso de condensador.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO POR EJEÇÃOBIFASICA. A presente patente refere-se ao Sistema de Refrigeração porEjeção Bifásica. Este sistema funciona por ejeção de vapor obtida pelobombeamento do próprio fluido refrigerante líquido através de ejetores tipoVenturi, proporcionando a diminuição de pressão utilizada para evaporar orefrigerante contido no evaporador, provocando efeito de refrigeração. Pornão utilizar compressor em seu ciclo, este sistema não produz calor residualsignificativo, dispensando, conseqüentemente, o uso de condensador. Taiscaracterísticas permitem maior economia de energia e a instalação dosistema inteiramente dentro do próprio ambiente refrigerado, dotando-o deportabilidade.

Os sistemas de refrigeração atuais produzem grande quantidadede calor durante a produção de vapor do fluido refrigerante, calor este quetem que ser dissipado para que o vapor retorne à fase líquida. E inerente aesses sistemas de refrigeração a produção de calor e sua posteriordissipação, para que haja alternância entre as fases líquida e vapor dorefrigerante empregado em seus ciclos.

Nos sistemas de refrigeração por compressão de vapor a maiorparte da energia utilizada é gasta na compressão do vapor do refrigeranteque sai do evaporador, o que produz elevada quantidade de calor. Umaoutra grande parcela da energia é utilizada para dissipar o calor decorrenteda compressão, de modo a liqüefazer o vapor do refrigerante comprimidoantes de esse retornar ao evaporador, na fase líquida. Significa dizer que amaior parte da energia utilizada nesse sistema é desperdiçada nacompressão e na condensação do vapor do refrigerante.Nos sistemas de refrigeração por absorção, o calor tem que seraduzido a uma solução para separar dessa solução o refrigerante, em formade vapor. Em seguida esse calor aduzido tem que ser retirado do vapor dorefrigerante, de modo que este retorne à fase líquida antes de adentrar noevaporador, para depois ser novamente absorvido. Tomando como exemploum sistema de absorção que utilize solução água-amônia, o calor aduzidoevapora a amônia contida nessa solução, separando-a da água.Posteriormente, há que se retirar o calor contido no vapor de amônia paraliquefazê-la, antes de a amônia ser levada ao evaporador. A água, aoabsorver a amônia que sai do evaporador na fase de vapor, igualmenteproduz calor, o qual tem que ser também retirado da solução água-amôniaentão produzida.

O Sistema de Refrigeração por Ejeção Bifásica, objeto dapresente patente, não produz quantidade de calor significativa. Seufuncionamento é feito através do bombeamento do próprio refrigerantelíquido através de um conjunto de ejetores tipo Venturi em paralelo. Aopassar pelos ejetores, o aumento da velocidade do fluxo de refrigerantelíquido produz uma diminuição de pressão devido ao efeito Bernoulli. Osejetores são conectados ao evaporador e a diminuição da pressão obtida nosejetores provoca a evaporação de parcela do líquido refrigerante que éaspergida no interior do evaporador. Essa vaporização é obtida tanto pelaação da diminuição da pressão ocorrida nos ejetores, quanto pelo calorretirado do ambiente refrigerado em contato com as paredes externas doevaporador à medida que o refrigerante líquido evapora, proporcionando odesejado efeito de refrigeração. O refrigerante ejetado do evaporador, nafase vapor, é arrastado pela mesma corrente do fluxo de refrigerante líquidoque o ejetou e é levado a um reservatório de refrigerante, onde volta à faselíquida por ação do pequeno aumento de pressão decorrente dobombeamento do refrigerante para este reservatório. Além disso, a ínfimaquantidade de calor produzida por esse pequeno aumento de pressão éretirada pelo próprio ambiente refrigerado, fazendo com que o vapor dorefrigerante condense e se misture com o refrigerante líquido existente noreservatório de refrigerante, voltando a circular no sistema.

O Sistema de Refrigeração por Ejeção Bifásica tem vantagenscomo o fato de permitir economizar energia, uma vez que esta não é

0 dissipada em forma de calor. Por não possuir compressor nem produzircalor significativo, não há necessidade de condensador e o sistema pode serinstalado dentro do próprio ambiente refrigerado, uma vez que não háelementos externos dissipadores de calor. Esta característica permite aconstrução de sistemas de refrigeração portáteis, sem qualquer conexãocom o ambiente externo. Adicionalmente, traz como vantagem uma menorquantidade de peças, já que o sistema não tem compressor nemcondensador, o que além de simplificar a construção do equipamento,diminui seus custos de produção. Da mesma forma, por não necessitar deelementos externos de dissipação de calor, a instalação do sistema torna-se0 mais simples e econômica.

O Sistema de Refrigeração por Ejeção Bifásica objeto dapresente patente funciona de acordo com o esquematizado na Fig. 1,apresentado de forma simplificada para facilitar a compreensão.

O fluido refrigerante na fase líquida (1) contido no reservatóriode refrigerante (2) é bombeado pela bomba principal (3) e flui através doejetor (4) tipo Venturi. O aumento da velocidade do fluido no ejetor (4)ocasiona uma diminuição de pressão pelo efeito Bernoulli. A tubulação deejeção (5) conecta o ejetor (4) ao evaporador (6) permitindo querefrigerante que está no interior do evaporador (6) seja evaporado e sugadopelo ejetor (4), devido à diminuição da pressão ocorrida. O refrigerantecontido no evaporador (6) é aspergido pelo aspersor (7), após serconduzido pela tubulação de aspersão (8), de modo a otimizar a evaporaçãodo mesmo, através do aumento da área de contato do líquido pelaatomização de gotículas do refrigerante, as quais entram em contato com asparedes aletadas do evaporador (6), retirando assim calor do ambienterefrigerado, enquanto o refrigerante líquido evapora. Após ser evaporado esugado pelo ejetor (4), o refrigerante vapor entra no fluxo do refrigerantelíquido e retorna, através da tubulação de retorno (9) para a bomba deretorno (10), a qual leva a mistura líquido/vapor para o reservatório derefrigerante (2). Pelo efeito do pequeno aumento de pressão combinadocom o resfriamento da mistura líquido/vapor em contato com as paredes doreservatório de refrigerante (2) com o próprio ambiente refrigerado, o vaporretorna à fase líquida (1), reiniciando o ciclo do sistema. O ambienterefrigerado pode ser líquido, atmosférico ou gasoso e seu mecanismo decirculação pode ser do tipo circulação forçada ou por convecção, similaraos diversos modelos já existentes e de acordo com o projeto e o empregodo sistema de refrigeração em suas variadas aplicações. O mecanismo decirculação não está representado nas figuras.

A Fig. 2 apresenta o Sistema de Refrigeração por Ejeção Bifásicaobjeto da presente patente de forma completa, com o conjunto de múltiplosejetores (4') tipo Venturi, tubulações de ejeção (5') e de aspersores (7'),sendo o evaporador (6') constituído de uma série de tubos em contato comaletas condutoras de calor, além dos outros elementos já descritos acima (1a 10).

A Fig. 3 apresenta em detalhe o ejetor (4) tipo Venturi e atubulação de ejeção (5), ampliados.

O Sistema de Refrigeração por Ejeção Bifásica pode serfabricado com os mais diversos tipos de materiais, dimensões ecapacidades, bem como pode ser empregado em qualquer tipo derefrigeração industrial, comercial ou residencial, utilizado emcondicionamento de ar, refrigeração, freezers, frigoríficos etc, sem quesaia do âmbito de proteção da presente patente.

Claims (6)

1. Sistema de Refrigeração por Ejeção Bifásica, caracterizado porempregar o bombeamento de refrigerante líquido em ejetores tipo Venturipara reduzir a pressão no evaporador e evaporar o refrigerante líquidoaspergido no evaporador, provocando o efeito de refrigeração;

2. Sistema de Refrigeração por Ejeção Bifásica, de acordo com areivindicação 1, caracterizado por evaporar o refrigerante líquido aspergidono evaporador através da diminuição de pressão provocada pelobombeamento de refrigerante líquido através de ejetores tipo Venturi,provocando efeito de refrigeração pela retirada de calor do ambienterefrigerado em contato com o evaporador;

3. Sistema de Refrigeração por Ejeção Bifásica, de acordo comas reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo bombeamento do próprio fluidorefrigerante líquido através de ejetores tipo Venturi conectados aoevaporador pela tubulação de evaporação do refrigerante contido noevaporador;

4. Sistema de Refrigeração por Ejeção Bifásica, de acordo comas reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado por carrear o refrigerante vaporproveniente do evaporador por intermédio da corrente de refrigerantelíquido bombeado através de ejetores tipo Venturi, através da redução depressão obtida pelo efeito Bernoulli;

5. Sistema de Refrigeração por Ejeção Bifásica, de acordo comas reivindicações 1, 2, 3 e 4, caracterizado por evaporar o refrigeranteaspergido no evaporador através da redução de pressão obtida com obombeamento de refrigerante líquido em ejetores tipo Venturi, carreando orefrigerante evaporado na corrente de refrigerante líquido, levando orefrigerante vapor ao reservatório de refrigerante onde o pequenoacréscimo de pressão decorrente do próprio bombeamento do refrigerante eda redução da temperatura obtida pelo contato com as paredes doreservatório de refrigerante com o ambiente refrigerado condensa a porçãovapor do refrigerante;

6. Sistema de Refrigeração por Ejeção Bifásica, de acordo com asreivindicações 1, 2, 3, 4 e 5, caracterizado por condensar o refrigeranteevaporado através do pequeno acréscimo de pressão decorrente dobombeamento do refrigerante líquido em conjunto com refrigerante vaporcarreado, adicionado ao efeito da retirada de calor por contato com asparedes do reservatório de refrigerante e destas com o ambienterefrigerado.