Um refrigerador de um laboratório utiliza R-22 como fluido de trabalho. A pressão mais elevada do ciclo é de 1200 kPa enquanto a mais baixa 201 kPa e o compressor é reversível. Sabendo que esse ciclo deve remover 500W de um ambiente a -20°C, ache o coeficiente de performance e a energia elétrica necessária.
Dados:
Estado 1: 201 kPa; ; ;
Estado 3: 1200 kPa; ; .
Tabela de vapor superaquecido do R-22
Passo 1
Vamos resolver esse problema primeiro analisando o volume de controle referente ao compressor, e vamos ter as equações de energia e entropia dadas por:
Logo a entropia do estado 2 vai ser igual a entropia do estado 1 (porque se trata de um processo reversível). Com isso podemos utilizar a tabela para achar a entalpia do estado 2 e consequentemente o trabalho na bomba.
Passo 2
Pela tabela fornecida podemos ver que quando o fluido tem uma entropia igual a e se encontra no estado de vapor superaquecido ele terá uma entalpia de .
Assim, podemos calcular o trabalho consumido na bomba:
Passo 3
Aqui vamos calcular a quantidade de calor frio trocado com a fonte fria, por unidade de massa.
Como o processo 3 – 4 é um processo isoentálpico, então:
Passo 4
Agora e só calcular o coeficiente de performance ou
Passo 5
Por fim a potência elétrica, que será dada pela capacidade de resfriamento e o coeficiente de performance: