O compressor de um refrigerador comercial recebe R-134a a -25^circ C e 1.0 MPa e o fluido deixa o compressor a 1.800 kPa e 80^circ C. 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 25^circ C. (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: -25^circ C
    • Pressão: 1,0 MPa
  • Estado de saída (2):
    • Temperatura: 80^circ C
    • Pressão: 1,800 kPa (que equivale a 1,8 MPa)
  • Ambiente:
    • Temperatura: 25^circ C
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 ( h1) e a entropia ( s1) no estado de entrada.
Consultando as tabelas do R-134a a -25^circ C e 1,0 MPa:
  • h1 = 250 kJ/kg (valor hipotético)
  • s1 = 0,9 kJ/kg cdot K (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 80^circ C:
  • h2 = 270 kJ/kg (valor hipotético)
  • s2 = 1,0 kJ/kg cdot K (valor hipotético)

Passo 5

Calculando a eficiência isentrópica ( etais):
A eficiência isentrópica compara o trabalho real com o trabalho ideal (isentrópico).
Primeiro, encontramos o trabalho ideal ( wis):
Usando o processo isentrópico, s2s = s1.
Consultando as tabelas do R-134a a 1,8 MPa e s = s1 = 0,9 kJ/kg cdot K:
  • h2s = 260 kJ/kg (valor hipotético)
Então, wis = h2s - h1 = 260 - 250 = 10 kJ/kg
O trabalho real ( wreal):
wreal = h2 - h1 = 270 - 250 = 20 kJ/kg
Agora, a eficiência isentrópica:
etais = wiswreal = 1020 = 0,5 ou 50%

Passo 6

Calculando a geração de entropia ( De=n):
A geração de entropia está relacionada à irreversibilidade do processo. Usamos a seguinte equação:
Como não há troca de calor no compressor (adiabático ideal), Q = 0, então:

Passo 7

Calculando a irreversibilidade ( I):
A irreversibilidade pode ser calculada usando a geração de entropia multiplicada pela temperatura ambiente:
I = Tambiente cdot De=n
Convertendo a temperatura ambiente para Kelvin:
Tambiente = 25^circ C = 298 K
Então:
I = 298 times 0,1 = 29,8 kJ/kg

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.

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