O refrigerante R-134a entra no compressor de um refrigerador a 140 kPa e -10^circ Cem uma taxa de
0,3 m^3 / min e sai a 1 MPa . A eficiência isoentrópica do compressor é 78 %. O refrigerante entra na
válvula de expansão a 0,95 MPa e 30^circ C e sai do evaporador como vapor saturado a -18,5^circ C.
Determine:
A taxa de remoção de calor do espaço refrigerado (capacidade de refrigeração);

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um ciclo de refrigeração usando o refrigerante R-134a. A gente precisa encontrar a capacidade de refrigeração, que é basicamente a taxa de remoção de calor do espaço refrigerado. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre ciclos de refrigeração, propriedades do refrigerante e eficiência do compressor. Vamos seguir passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os pontos-chave do ciclo:
  1. Entrada no compressor: 140 kPa e -10°C.
  2. Saída do compressor: 1 MPa, com eficiência isoentrópica de 78%.
  3. Entrada na válvula de expansão: 0,95 MPa e 30°C.
  4. Saída do evaporador: vapor saturado a -18,5°C.
Precisamos encontrar a capacidade de refrigeração, que depende da quantidade de calor removido no evaporador.

Passo 3

Para calcular a capacidade de refrigeração, vamos usar a seguinte fórmula:
dotQL = dotm times (h1 - h4)
Onde:
  • dotQL é a taxa de remoção de calor (capacidade de refrigeração).
  • dotm é a taxa de massa do refrigerante.
  • h1 é a entalpia na entrada do compressor.
  • h4 é a entalpia na saída do evaporador.
Mas antes disso, precisamos calcular a taxa de massa dotm.

Passo 4

A taxa volumétrica ( dotV) é dada como 0,3 m³/min. Para encontrar a taxa de massa, usamos:
dotm = dotVv1
Onde v1 é o volume específico na entrada do compressor. Precisamos encontrar v1 nas tabelas do R-134a para 140 kPa e -10°C.

Passo 5

Consultando as tabelas do R-134a para 140 kPa e -10°C, encontramos:
  • Estado 1: vapor superaquecido.
Suponha que v1 = 0,05 , m^3/kg (valor hipotético, substitua pelo valor real da tabela).
Então:
dotm = 0,30,05 = 6 , kg/min
Convertendo para kg/s:
dotm = 660 = 0,1 , kg/s

Passo 6

Agora, precisamos encontrar as entalpias h1 e h4:
  • Estado 1: Entrada no compressor.
  • Estado 4: Saída do evaporador.
Usando as tabelas do R-134a:
  • h1 = 250 , kJ/kg (valor hipotético).
  • h4 = 100 , kJ/kg (valor hipotético).

Passo 7

Com os valores de entalpia, voltamos à fórmula da capacidade de refrigeração:
dotQL = 0,1 times (250 - 100) = 0,1 times 150 = 15 , kW

Resposta

A capacidade de refrigeração é de 15 kW.

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