Refrigerante-134a entra em um compressor a -10^circ C como vapor saturado com uma vazão de 0,35 m^3 / min e sai a 800 kPa . A potência fornecida ao refrigerante durante o processo de compressão corresponde a 2,95 kW. Qual é a temperatura do R-134a na saída do compressor? Considere o compressor adiabático.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um refrigerante R-134a que entra num compressor a -10°C como vapor saturado, com uma vazão de 0,35 m³/min, e sai a uma pressão de 800 kPa. A potência utilizada no compressor é de 2,95 kW. O que a gente precisa descobrir é a temperatura do R-134a na saída do compressor. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especialmente relacionados a processos adiabáticos em compressores.

Passo 2

Primeiro, vamos entender que o processo é adiabático, ou seja, não tem troca de calor com o ambiente (Q = 0). A potência fornecida ao compressor está relacionada à mudança na energia do refrigerante. Vamos usar a equação da potência para um processo adiabático:
dotW = dotm times (h2 - h1)
Onde:
  • é a potência (2,95 kW)
  • é a vazão mássica
  • e são as entalpias específicas na entrada e na saída

Passo 3

Primeiro, precisamos encontrar a vazão mássica ( dotm = dotV times rho = 0,35 , m³/min times 6,09 , kgm³ times 160 , min/s ≈ 0,0355 , kg/s ). Sabemos a vazão volumétrica ( ) que é 0,35 m³/min. Para converter isso para kg/s, usamos a densidade ( ) do R-134a como vapor saturado a -10°C. Consultando as tabelas do R-134a, encontramos que ³. Então:
³³

Passo 4

Agora, vamos encontrar a entalpia na entrada ( ). Como o refrigerante entra como vapor saturado a -10°C, consultamos as tabelas do R-134a e encontramos .

Passo 5

Com a equação da potência e os valores que temos, podemos resolver para 2,95 , kW = 0,0355 , kg/s times (h2 - 247,5 , kJ/kg) :
h2 = 2,950,0355 + 247,5 ≈ 83,1 + 247,5 ≈ 330,6 , kJ/kg

Passo 6

Agora, precisamos encontrar a temperatura correspondente à entalpia a uma pressão de 800 kPa. Consultando as tabelas do R-134a para 800 kPa, verificamos que a entalpia supera a do vapor saturado, indicando que o refrigerante está em estado superaquecido. Usando interpolação nas tabelas, encontramos que a temperatura na saída é aproximadamente 23°C.

Resposta

A temperatura do R-134a na saída do compressor é de aproximadamente 23°C.

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