Uma câmara fria está sendo mantida em
, utilizando um sistema de refrigeração por compressão de vapor que usa o R-134a. As temperaturas do evaporador e do condensador são
e
, respectivamente. A carga de refrigeração é de 20 toneladas. Calcular:
Vazão de refrigerante;
Vazão de refrigerante;
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem uma câmara fria mantida a
usando um sistema de refrigeração com R-134a. As temperaturas do evaporador e do condensador são
e
, respectivamente. A carga de refrigeração é de 20 toneladas. Nosso objetivo aqui é calcular a vazão de refrigerante necessária para atender essa carga.
Vamos precisar entender como funciona o ciclo de refrigeração por compressão de vapor, usar as propriedades do R-134a nas temperaturas dadas e aplicar a fórmula que relaciona a carga de refrigeração com a vazão de massa do refrigerante.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa a carga de refrigeração. Uma tonelada de refrigeração equivale à quantidade de calor necessária para derreter uma tonelada de gelo em 24 horas. Em unidades mais práticas para engenharia, 1 tonelada de refrigeração é igual a aproximadamente 3,517 kW. Então, 20 toneladas equivalem a:
Passo 3
Agora, precisamos relacionar essa carga de refrigeração (
) com a vazão de massa do refrigerante (
). A fórmula básica que usamos é:
Onde:
-
é a carga de refrigeração (em kW), -
é a vazão de massa do refrigerante (em kg/s), -
é a entalpia do refrigerante na saída do evaporador, -
é a entalpia do refrigerante na saída do condensador.
Passo 4
Para encontrar
, precisamos rearranjar a fórmula:
Mas antes de calcular, precisamos conhecer os valores das entalpias
e
para o R-134a nas temperaturas dadas. Esses valores geralmente são encontrados em tabelas de propriedades do refrigerante.
Passo 5
Vamos supor que, a
(temperatura do evaporador), a entalpia
do R-134a saturado seja aproximadamente 250 kJ/kg. E a
(temperatura do condensador), a entalpia
seja aproximadamente 90 kJ/kg.
Passo 6
Agora, substituímos esses valores na fórmula da vazão de massa:
Passo 7
Então, a vazão de massa do refrigerante necessária para manter a carga de refrigeração de 20 toneladas é aproximadamente 0,44 kg/s.
Resposta
A vazão de refrigerante necessária é de 0,44 kg/s.