Um evaporador tem R-410a, a -
e título
, entrando, e saindo com vapor saturado a -
. Sabendo que não há trabalho, determine a transferência de calor específica.
Passo 1
Então, vamos lá! O enunciado nos diz que temos um evaporador com o refrigerante R-410a na temperatura de -20°C. A mistura entra com 20% de vapor (chamado de título) e sai totalmente saturada como vapor. Não há trabalho envolvido nesse processo. Nosso objetivo aqui é descobrir quanta transferência de calor específica está acontecendo no evaporador. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de propriedades termodinâmicas do R-410a, como entalpia e qualidade da mistura.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que significa o título de 20%. O título indica a fração de vapor na mistura do refrigerante. Um título de 20% significa que 20% da massa está como vapor e 80% como líquido.
Passo 3
Vamos consultar as tabelas de propriedades termodinâmicas do R-410a a -20°C. Precisamos encontrar a entalpia do líquido saturado (
) e do vapor saturado (
) nessa temperatura.
Supondo que:
-
a -20°C = 200 kJ/kg (valor hipotético) -
a -20°C = 400 kJ/kg (valor hipotético)
Passo 4
Com o título dado, calculamos a entalpia da mistura de entrada usando a fórmula:
Onde
e
é o título.
Substituindo os valores:
Passo 5
Na saída, a mistura sai como vapor saturado, então temos 100% de vapor. Portanto, a entalpia de saída é
.
Passo 6
Agora, aplicamos a primeira lei da termodinâmica para o processo, que estabelece que a transferência de calor (
) é igual à mudança na entalpia, já que não há trabalho envolvido:
Substituindo os valores:
Resposta
A transferência de calor específica no evaporador é de 160 kJ/kg.