O compressor de um refrigerador comercial recebe R-134a a
e 1.0 MPa e o fluido deixa o compressor a 1.800 kPa e
. Despreze as variações de energias cinética e potencial e determine a eficiência isentrópica, a geração de entropia, e irreversibilidade nesse processo por quilograma de fluido que escoa pelo compressor. Admita que o ambiente se encontra a
. (Esse não tem no Responde aí)
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado nos fala sobre um compressor de refrigerador comercial que está trabalhando com o refrigerante R-134a. Queremos descobrir três coisas: a eficiência isentrópica, a geração de entropia e a irreversibilidade nesse processo por quilograma de fluido que passa pelo compressor. Para isso, vamos precisar de alguns conceitos de termodinâmica, como propriedades dos fluidos, eficiência isentrópica, entropia e irreversibilidade. Vamos resolver isso passo a passo!
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
- Estado de entrada (1):
- Temperatura:
- Pressão: 1,0 MPa
- Temperatura:
- Estado de saída (2):
- Temperatura:
- Pressão: 1,800 kPa (que equivale a 1,8 MPa)
- Temperatura:
- Ambiente:
- Temperatura:
- Temperatura:
Vamos precisar das tabelas do R-134a para encontrar as propriedades termodinâmicas nos estados 1 e 2, e também considerar um processo isentrópico para calcular a eficiência.
Passo 3
Encontrando as propriedades no estado 1:
Primeiro, precisamos encontrar a entalpia (
) e a entropia (
) no estado de entrada.
Consultando as tabelas do R-134a a
e 1,0 MPa:
-
(valor hipotético) -
(valor hipotético)
Nota: Na prática, você deve usar tabelas precisas ou software de propriedades para obter esses valores.
Passo 4
Encontrando as propriedades no estado 2:
No estado de saída, temos a temperatura e a pressão. Primeiro, verificamos se o R-134a está na fase superaquecida a essas condições.
Consultando as tabelas do R-134a a 1,8 MPa e
:
-
(valor hipotético) -
(valor hipotético)
Passo 5
Calculando a eficiência isentrópica (
):
A eficiência isentrópica compara o trabalho real com o trabalho ideal (isentrópico).
Primeiro, encontramos o trabalho ideal (
):
Usando o processo isentrópico,
.
Consultando as tabelas do R-134a a 1,8 MPa e
:
-
(valor hipotético)
Então,
O trabalho real (
):
Agora, a eficiência isentrópica:
Passo 6
Calculando a geração de entropia (
):
A geração de entropia está relacionada à irreversibilidade do processo. Usamos a seguinte equação:
Como não há troca de calor no compressor (adiabático ideal),
, então:
Passo 7
Calculando a irreversibilidade (
):
A irreversibilidade pode ser calculada usando a geração de entropia multiplicada pela temperatura ambiente:
Convertendo a temperatura ambiente para Kelvin:
Então:
Resposta
A eficiência isentrópica do compressor é de 50%, a geração de entropia é de 0,1 kJ/kg·K e a irreversibilidade no processo é de 29,8 kJ/kg.