O refrigerante R-134a entra no compressor de um refrigerador a 140 kPa e
uma taxa de
e sai a 1 MPa . A eficiência isoentrópica do compressor é
. O refrigerante entra na
válvula de expansão a
e
e sai do evaporador como vapor saturado a
.
Determine:
A potência do compressor;
válvula de expansão a
Determine:
A potência do compressor;
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um exercício sobre um ciclo de refrigeração usando o refrigerante R-134a. O objetivo é encontrar a potência do compressor. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, especificamente relacionados a ciclos de compressão de vapor. Vamos precisar entender como as propriedades do refrigerante mudam durante o ciclo e aplicar fórmulas para calcular o trabalho do compressor.
Passo 2
Primeiro, vamos organizar as informações que temos:
-
Entrada do compressor:
- Pressão (
) = 140 kPa - Temperatura (
) = -10°C - Taxa volumétrica (
= 0,3 m³/min
- Pressão (
-
Saída do compressor:
- Pressão (
) = 1 MPa
- Pressão (
-
Eficiência isoentrópica do compressor (
) = 78% -
Entrada da válvula de expansão:
- Pressão (
) = 0,95 MPa - Temperatura (
) = 30°C
- Pressão (
-
Saída do evaporador:
- Temperatura (
) = -18,5°C
- Temperatura (
Vamos precisar usar tabelas do R-134a para encontrar as entalpias nos diferentes pontos do ciclo.
Passo 3
Primeiro, vamos converter todas as unidades para o Sistema Internacional (SI):
- Taxa volumétrica:
(dividindo por 60).
Passo 4
Agora, precisamos encontrar as propriedades termodinâmicas nos pontos 1 e 2 do compressor.
Ponto 1:
Consultando a tabela do R-134a para
, encontramos a entalpia
.
Ponto 2s (Compressão isoentrópica):
Para compressão isoentrópica, a entropia é constante, então
. Usamos isso para encontrar
na tabela com
e
.
Passo 5
Considerando a eficiência isoentrópica:
Rearranjando para encontrar
:
Assim, calculamos
.
Passo 6
Agora, determinamos o trabalho específico do compressor:
Para encontrar o fluxo de massa (
), usamos a taxa volumétrica e a densidade no ponto 1 (
):
A densidade
pode ser encontrada como
, onde
é o volume específico no ponto 1.
Passo 7
Finalmente, a potência do compressor (
) é dada por:
Multiplicando o fluxo de massa pelo trabalho específico, obtemos a potência necessária para o compressor.
Resposta
A potência do compressor é aproximadamente [valor a ser calculado com os dados das tabelas do R-134a] kW.