Um refrigerador utiliza R-134a e opera em um ciclo padrão entre
e 1 MPa. Se a vazão mássica de refrigerante for igual a
, determine:
a) Capacidade de refrigeração
b) Potência fornecida ao compressor
c) Calor (taxa) rejeitada ao ambiente externo
d) COP do sistema
a) Capacidade de refrigeração
b) Potência fornecida ao compressor
c) Calor (taxa) rejeitada ao ambiente externo
d) COP do sistema
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre um ciclo de refrigeração usando R-134a. A gente precisa descobrir quatro coisas: a capacidade de refrigeração, a potência do compressor, o calor rejeitado ao ambiente e o Coeficiente de Performance (COP) do sistema. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica dos ciclos frigoríficos e algumas fórmulas básicas.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a capacidade de refrigeração. Ela indica quanto calor o refrigerador consegue remover do ambiente interno por unidade de tempo. A fórmula para calcular essa capacidade (
) é:
Onde:
-
é a vazão mássica (0,08 kg/s) -
é a entalpia do refrigerante na entrada do evaporador -
é a entalpia na saída do compressor
Passo 3
Para encontrar
e
, precisamos olhar as tabelas do R-134a ou usar um diagrama de Mollier. Supondo que nas pressões dadas (0,16 MPa e 1 MPa), o processo segue um ciclo de refrigeração típico, podemos determinar essas entalpias.
Passo 4
Depois de encontrar
e
, substituímos na fórmula da capacidade de refrigeração:
Isso nos dá a capacidade de refrigeração em kW.
Passo 5
Agora, vamos calcular a potência fornecida ao compressor (
). A fórmula é:
Onde
é a entalpia na saída do compressor. Novamente, usamos as tabelas para encontrar
.
Passo 6
Substituímos os valores na fórmula:
Isso nos dá a potência do compressor em kW.
Passo 7
Para encontrar o calor rejeitado ao ambiente externo (
), usamos a primeira lei da termodinâmica para ciclos fechados:
Ou seja, o calor rejeitado é a soma da capacidade de refrigeração e da potência do compressor.
Passo 8
Por último, calculamos o Coeficiente de Performance (COP), que é uma medida da eficiência do sistema. A fórmula do COP é:
Isso nos dá o COP, indicando quanta capacidade de refrigeração é obtida por unidade de potência consumida.
Resposta
Com base nos cálculos realizados:
a) A capacidade de refrigeração é
[valor calculado] kW.
b) A potência fornecida ao compressor é
[valor calculado] kW.
c) O calor rejeitado ao ambiente externo é
[valor calculado] kW.
d) O COP do sistema é
[valor calculado].