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Fluxo de duas fases em sistemas de troca de calor

Uma unidade de condicionamento de ar, por exemplo, contém uma bomba de compressor, uma válvula de expansão e dois conjuntos de bobinas de transferência de calor.

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Fluxo de duas fases em sistemas de troca de calorUm fluxo de duas fases é um processo no qual um fluido muda de uma fase para outra, geralmente a partir de gás para o estado líquido, ou a partir de líquido para um gás. Este processo é normalmente usado como um mecanismo de transferência de calor. É comumente encontrado em unidades de refrigeração, sistemas de ar condicionado, bombas de calor ou outros sistemas de clima controlado.

Uma fase é uma alteração no estado físico de um material. Por exemplo, a água tem três estados físicos: sólido, líquido e de gás. Como uma ilustração, quando um material se transforma de um sólido num líquido ou de um gás num líquido, esta mudança é chamada de fase. Durante uma mudança de fase, a energia é transferida. Esta energia quer ajuda a iniciar a mudança de fase ou é libertada durante a fase de transformação.

Para um fluxo de duas fases, apenas duas dessas fases são consideradas, normalmente um líquido e um gás. Por exemplo, um líquido refrigerante típico geralmente mudará para um gás a partir de um líquido quando comprimido, e de um líquido em um gás quando expandido. O método principal para a transferência de energia durante este fluxo de duas fases é geralmente com energia térmica.

Bomba de fluxo de duas fases

Bomba de fluxo de duas fases

Este fluido de fluxo de duas fases, ou refrigerante, é especificamente escolhido dependendo das condições de funcionamento de um determinado sistema. A chave para a seleção de um fluido em duas fases é considerada a compressibilidade do fluido, como um gás e a capacidade de absorção de calor como um fluido. Além disso, este fluido deve ter a capacidade de mudança de fase a pressões de funcionamento específicas dentro de um sistema fechado.

Uma unidade de condicionamento de ar, por exemplo, contém uma bomba de compressor, uma válvula de expansão e dois conjuntos de bobinas de transferência de calor. Todos estes componentes funcionam em conjunto movendo um fluido através do sistema. O fluxo de duas fases para um sistema líquido / gás é constituído por um processo de quatro passos.

Um gás refrigerante é primeiro comprimido por uma bomba, e durante o processo o gás é alterado de fase em um líquido. O líquido flui então para a primeira bobina de transferência de calor e liberta a sua energia de calor. O fluido pressurizado é então expelido através da válvula de expansão e nas bobinas de refrigeração de baixa pressão. À medida que o fluido sai da válvula, novamente muda de fase, a partir de um líquido em um gás, pela absorção de energia de calor.
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Alguns sistemas de duas fases, quando equipado com válvulas especiais e interruptores, podem ser operados em sentido inverso. Um sistema conhecido como reversível é uma bomba de calor. Nos meses mais quentes, o sistema arrefece o interior de uma habitação, e nos meses mais frios, o sistema é invertido e fornece calor.


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