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 taxa de remoção de calor do espaço refrigerado (capacidade de refrigeração);
válvula de expansão a
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:
- Entrada no compressor: 140 kPa e -10°C.
- Saída do compressor: 1 MPa, com eficiência isoentrópica de 78%.
- Entrada na válvula de expansão: 0,95 MPa e 30°C.
- 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:
Onde:
-
é a taxa de remoção de calor (capacidade de refrigeração). -
é a taxa de massa do refrigerante. -
é a entalpia na entrada do compressor. -
é a entalpia na saída do evaporador.
Mas antes disso, precisamos calcular a taxa de massa
.
Passo 4
A taxa volumétrica (
) é dada como 0,3 m³/min. Para encontrar a taxa de massa, usamos:
Onde
é o volume específico na entrada do compressor. Precisamos encontrar
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
(valor hipotético, substitua pelo valor real da tabela).
Então:
Convertendo para kg/s:
Passo 6
Agora, precisamos encontrar as entalpias
e
:
- Estado 1: Entrada no compressor.
- Estado 4: Saída do evaporador.
Usando as tabelas do R-134a:
-
(valor hipotético). -
(valor hipotético).
Passo 7
Com os valores de entalpia, voltamos à fórmula da capacidade de refrigeração:
Resposta
A capacidade de refrigeração é de 15 kW.