Faça um diagrama esquemático de um ciclo padrão de compressão a vapor operando com o R-22, para uma temperatura de evaporação de
e de condensação de
e calcule:
O efeito de refrigeração;
O efeito de refrigeração;
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente fazer um diagrama esquemático de um ciclo padrão de compressão a vapor usando o refrigerante R-22, com uma temperatura de evaporação de
e de condensação de
. Além disso, precisamos calcular o efeito de refrigeração. Para resolver isso, vamos precisar entender o ciclo de compressão a vapor, saber utilizar as tabelas do R-22 para encontrar propriedades termodinâmicas e aplicar algumas fórmulas básicas de termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o ciclo de compressão a vapor. Esse ciclo é amplamente usado em sistemas de refrigeração e ar condicionado. Ele tem quatro etapas principais: compressão, condensação, expansão e evaporação. Cada uma dessas etapas ocorre em um componente específico do sistema: compressor, condensador, válvula de expansão e evaporador.
Passo 3
Vamos começar desenhando mentalmente o diagrama do ciclo:
- Compressor: Aqui, o refrigerante (R-22) é comprimido, aumentando sua pressão e temperatura.
- Condensador: O refrigerante quente e sob alta pressão libera calor para o ambiente e se condensa, mudando de gás para líquido.
- Válvula de expansão: O refrigerante líquido passa por essa válvula, onde sua pressão diminui drasticamente, tornando-se uma mistura de líquido e gás frio.
- Evaporador: O refrigerante absorve calor do ambiente (ou do espaço a ser refrigerado) e evapora, voltando ao estado gasoso e baixando a pressão, completando o ciclo.
Passo 4
Agora, vamos calcular o efeito de refrigeração, que é a quantidade de calor removida do ambiente pelo refrigerante no evaporador. A fórmula básica para o efeito de refrigeração (
) é:
Onde:
-
é a entalpia do refrigerante na saída do evaporador (após a evaporação). -
é a entalpia do refrigerante antes da válvula de expansão.
Passo 5
Para encontrar os valores de
e
, precisamos consultar as tabelas termodinâmicas do R-22 para as temperaturas dadas:
- Temperatura de evaporação (
): Precisamos encontrar a entalpia do vapor saturado nessa temperatura ( ). - Temperatura de condensação (
): Aqui, buscamos a entalpia do líquido saturado antes da expansão ( ).
Passo 6
Consultando as tabelas do R-22:
- Para
(evaporação), a entalpia do vapor saturado ( ) é aproximadamente 250 kJ/kg. - Para
(condensação), a entalpia do líquido saturado ( ) é aproximadamente 100 kJ/kg.
(Observação: Os valores exatos podem variar ligeiramente dependendo da tabela específica utilizada.)
Passo 7
Agora, aplicando a fórmula do efeito de refrigeração:
Isso significa que, para cada quilograma de R-22 que circula pelo sistema, 150 kJ de calor são removidos do ambiente no evaporador.
Resposta
O efeito de refrigeração calculado é de 150 kJ/kg.