Em um ciclo de refrigeração real, R-134a entra no compressor como vapor superaquecido a
com uma vazão de
e dele sai a
. O refrigerante é condensado até
e
e expandido até
. 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.
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:
- Estado 1: Entrada do compressor - vapor superaquecido a 0,14 MPa e -10°C.
- Estado 2: Saída do compressor - 0,8 MPa e 50°C.
- Estado 3: Condensação - 26°C e 0,72 MPa.
- 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:
Onde $ \dot{m} $ é a vazão mássica.
Passo 5
Vamos substituir os valores:
Precisamos dos valores de $ h_1 $ e $ h_4 $ das tabelas do R-134a.
Passo 6
Após encontrar $ h_1 $ e $ h_4 $:
Passo 7
**
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.