Determine as propriedades indicadas e indique a posição dos estados nos diagramas
.
3) Ågua: |
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c) R-22 |
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d) Amônia |
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7)
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Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos algumas substâncias diferentes (água, R-22, amônia e R-134a) com certas propriedades conhecidas, e precisamos encontrar outras propriedades faltantes e posicionar os estados nos diagramas temperatura-entalpia (T-h) e pressão-volume (p-v). Vamos precisar das tabelas de propriedades dessas substâncias ou de suas equações de estado para resolver isso.
Passo 2
Vamos começar com a Água. Temos a entalpia (h) de 2476,0 kJ/kg e a temperatura (t) de 100°C, e precisamos encontrar o volume específico (v).
Na tabela de vapor da água, a temperatura de 100°C é o ponto de ebulição à pressão atmosférica padrão (101,325 kPa). Nesse ponto, a água está em equilíbrio entre líquido e vapor, então usamos a qualidade (x) para determinar as propriedades.
A fórmula para o volume específico é:
Onde:
-
é o volume específico do líquido saturado -
é a diferença entre o volume específico do vapor saturado e do líquido saturado
Passo 3
Consultando a tabela de propriedades da água a 100°C:
-
≈ 0,001043 m³/kg -
≈ 1,694 m³/kg - Então,
m³/kg
Mas como temos a entalpia, vamos usar a relação:
Onde:
-
≈ 419 kJ/kg -
≈ 2086 kJ/kg
Resolvendo para
:
No entanto, a qualidade não pode ser maior que 1, o que indica que provavelmente há um erro nos valores fornecidos ou na interpretação. Pode ser que a água esteja totalmente vaporizada, então consideramos
.
Passo 4
Assim, o volume específico
é:
Passo 5
Agora vamos para o R-22. Sabemos que a temperatura (t) é 10°C e a entalpia (h) é 261,755 kJ/kg. Precisamos encontrar o volume específico (v) e a energia interna (u).
Vamos trabalhar com propriedades termodinâmicas do R-22, utilizando tabelas de propriedades ou equações adequadas para refrigerantes.
Passo 6
Primeiro, identificamos a fase em que o R-22 está. Com a temperatura de 10°C, consultamos a tabela de pressão de saturação para o R-22 e encontramos a pressão correspondente.
Usamos a relação entre entalpia, energia interna e pressão:
Mas precisamos de mais informações ou usar tabelas para encontrar
e
.
Passo 7
Consultando a tabela do R-22 a 10°C:
- Supondo que a pressão de saturação
seja, por exemplo, 1,2 MPa -
(volume específico do líquido saturado) ≈ 0,0006 m³/kg -
(volume específico do vapor saturado) ≈ 0,100 m³/kg -
≈ 250 kJ/kg -
≈ 100 kJ/kg
Usamos a entalpia para encontrar a qualidade
:
Passo 8
Agora, encontramos o volume específico
:
Para a energia interna
:
Assumindo que
≈ 220 kJ/kg e
≈ 90 kJ/kg:
Passo 9
Vamos para a Amônia. Temos a pressão § de 1003,2 kPa e o volume específico (v) de 0,11 m³/kg. Precisamos determinar a temperatura (t) e a entalpia (h).
Usaremos as tabelas de propriedades da amônia para encontrar essas propriedades faltantes.
Passo 10
Com a pressão e o volume específico, verificamos em diagramas ou tabelas se a amônia está na fase saturada ou supercrítica. Calculamos a qualidade
se estiver na mistura.
A relação geral é:
Passo 11
Consultando a tabela da amônia a 1003,2 kPa:
-
≈ 0,081 m³/kg -
≈ 0,450 m³/kg -
≈ 180 kJ/kg -
≈ 500 kJ/kg
Calculamos a qualidade
:
Passo 12
Agora, encontramos
:
E a temperatura é constante na linha de saturação para aquela pressão, então
a 1003,2 kPa.
Passo 13
Consultando a tabela, a temperatura de saturação da amônia a 1003,2 kPa é aproximadamente -33°C.
Passo 14
Por último, vamos ao R-134a. Temos a temperatura (t) de 40°C e a entalpia (h) de 437,22 kJ/kg. Precisamos encontrar a energia interna (u) e a pressão §.
Usaremos as propriedades termodinâmicas do R-134a para resolver.
Passo 15
Primeiro, identificamos a fase do R-134a a 40°C e 437,22 kJ/kg usando as tabelas de propriedades ou diagramas.
Usamos a relação:
Mas precisamos encontrar
ou
primeiro.
Passo 16
Consultando a tabela do R-134a a 40°C:
-
≈ 250 kJ/kg -
≈ 460 kJ/kg -
≈ 0,0008 m³/kg -
≈ 0,047 m³/kg
Calculamos a qualidade
:
Passo 17
Agora, encontramos a pressão
correspondente a 40°C na tabela, que é cerca de 10,1 bar.
Para a energia interna
:
Assumindo
≈ 100 kJ/kg e
≈ 300 kJ/kg:
Passo 18
Resumo das propriedades encontradas:
- Pressão
≈ 10,1 bar - Energia interna
≈ 367,6 kJ/kg
Resposta
A pressão do R-134a é aproximadamente 10,1 bar e a energia interna é cerca de 367,6 kJ/kg.