Em um ciclo de refrigeração real, R-134a entra no compressor como vapor superaquecido a 0,14 MPa e-10^circ C com uma vazão de 0,05 kg / s e dele sai a 0,8 MPa e 50 ^circ C. O refrigerante é condensado até 26^circ C e 0,72 MPa e expandido até 0,15 MPa. Desprezando as trocas de calor, determine:
a) a capacidade de refrigeração;
b) a potência do compressor;
c) a taxa de calor rejeitada ao ambiente externo;
d) o COP do ciclo.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O problema fala sobre um ciclo de refrigeração real usando o refrigerante R-134a. A gente precisa descobrir algumas coisas como a capacidade de refrigeração, a potência do compressor, a taxa de calor rejeitada e o COP do ciclo. Para resolver isso, vamos precisar dos conceitos de termodinâmica aplicados a ciclos de refrigeração, como gráficos de pressão-entalpia e as propriedades do R-134a.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os diferentes estados do ciclo de refrigeração:
  1. Estado 1: Entrada do compressor - vapor superaquecido a 0,14 MPa e -10°C.
  2. Estado 2: Saída do compressor - 0,8 MPa e 50°C.
  3. Estado 3: Condensação - 26°C e 0,72 MPa.
  4. Estado 4: Expansão - 0,15 MPa.
Vamos precisar das propriedades termodinâmicas do R-134a nesses estados, como entalpia ($ h $).

Passo 3

Vamos usar tabelas ou software de propriedades do R-134a para encontrar as entalpias nos estados 1, 2, 3 e 4.
  • Estado 1: 0,14 MPa e -10°C. Encontramos $ h_1 $.
  • Estado 2: 0,8 MPa e 50°C. Encontramos $ h_2 $.
  • Estado 3: 0,72 MPa e 26°C. Encontramos $ h_3 $.
  • Estado 4: 0,15 MPa (processo de expansão é adiabático e isentrópico, então $ h_4 = h_3 $).

Passo 4

a) Capacidade de Refrigeração ($ Q_c $):
A capacidade de refrigeração é a quantidade de calor removido do ambiente refrigerado, e é dada por:
Qc
Onde $ \dot{m} $ é a vazão mássica.

Passo 5

Vamos substituir os valores:
Qc = 0,05 , kg/s times (h1 - h4)
Precisamos dos valores de $ h_1 $ e $ h_4 $ das tabelas do R-134a.

Passo 6

Após encontrar $ h_1 $ e $ h_4 $:
h1

Passo 7

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Resposta

A capacidade de refrigeração $ Q_c $ é igual a $ 0,05 \times (h_1 - h_4) $ kW, onde $ h_1 $ e $ h_4 $ são as entalpias nos estados 1 e 4, respectivamente, obtidas das tabelas do R-134a.

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