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Como Transformar Calor em Frio?
O processo de refrigeração por adsorção é baseado em três leis da física:
1. Líquidos que evaporam causam um resfriamento
O corpo humano aproveita deste efeito com a transpiração. No esporte ou tempo quente o nosso corpo sua mais. A agua na superfície da pele evapora e causa o resfriamento. Quanto mais água evapora, maior o efeito da refrigeração.
Eles são chamados higroscópicos. Exemplos no dia a dia são os saquinhos no sapato novo com pequenas pedras brancas. Materiais típicos são o sílica gel ou zeolit. São processos higroscópicos: adsorção (processo físico: adesão de um fluido a uma superfície sólida) ou absorção (processo químico: substância absorvida se infiltra na substância que absorve).
2. Algumas matérias têm a propriedade de atirar ou sugar líquidos
3. No vácuo (pressão de ar extremamente baixa) a evaporação já acontece a temperaturas mais baixas
Exemplo no dia a dia: em alta altitude, por exemplo, na montanha, a água já ferve com 90°C. No Mount Everst já com 70°.
Princípio de funcionamento do sistema de refrigeração por adsorção
A refrigeração por adsorção é um processo físico no qual o material de adsorção, o adsorvente (sílica ou zeólito), “suga” e adsorve vapor que causa uma evaporação de água junto com a geração de frio. Depois da saturação do material, a recuperação do adsorvente é feita com aquecimento. Sendo assim, o processo é descontínuo. O sistema consiste em duas unidades em que cada uma tem:
• Um evaporador/condensador
• Um adsorvador/desorvador
As unidades têm duas câmaras que são conectado com válvulas de três vias automáticas que garantiam o fluxo do fluido refrigerante dependente do fase do processo.
Circuito de água quente
O circuito de água quente (circuito de carro), a energia térmica é fornecido para operar as unidades e a troca de calor ocorrendo ali.
O circuito de refrigeração traseira
O circuito de refrigeração tira o calor do sistema (calor do objeto que será resfriado e o calor para a secagem do fluido refrigerante) por serem descarregadas para o nível médio da temperatura do meio ambiente.
O circuito de água refrigerada
O circuito de água refrigerada tira o calor do objeto que será resfriado.
Fase 1: Adsorção/Dessorção
O adsorvador adsorve o vapor da água que chega do evaporador, produzido pelo calor que é subtraído do objeto de resfriamento e transportado no circuito de água refrigerada. O processo de adsorção libera calor que e subtraído junto com o calor de liquefação por meio do circuito de refrigeração traseira e transmitido para o ambiente.
Ao mesmo tempo, a água quente passa no desorvador (circuito de água quente) e expulsa o fluido refrigerante, que fica na superfície do adsorvente. Depois a água condensa no condensador. O calor que é gerado neste processo de liquefação é subtraído com o circuito de refrigeração traseira.
Fase 1 continua até a temperatura da água refrigerada chegar à temperatura nominal.
Fase 2: Recuperação de calor
As válvulas de três vias mudam imediatamente depois da fase 1 e no adsorvador 1, que só foi desorvado por meio da água quente, agora flui a água do circuito de refrigeração traseira. A energia térmica que é acumulada no desorvador é recuperada no processo de aquecimento e não passa imediatamente para o ambiente pelo circuito de refrigeração traseira.
A água quente passa agora no adsorvador 2 para expulsar a água que fica no adsorvente. Em seguida a água quente passa para o circuito de refrigeração traseira por um tempo definido. A fase 2 apenas finaliza se a diferença da temperatura entre os circuitos de adsorção atinge uma temperatura definida.
Fase 3: Adsorção/Dessorção
A água quente (fonte de energia) passa pelo desorvador e o adsorvador adsorve no mesmo tempo. O processo de adsorção/dessorção é realizado da mesma forma que na fase 1.
Fase 4: Recuperação de calor
As válvulas de três vias mudam imediatamente depois da fase 3 para passar a água do circuito de refrigeração traseira para o adsorvador 2 que acabou de ser desorvado. O processo de recuperação de calor é realizado da mesma forma que na fase 2.
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Casos de aplicação
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Fonte das imagens: www.sortech.de
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