Refrigerante 22 entra no Compressor de um Aparelho de Ar Condicionado a 6 bar e 10^circ C e é comprimido em Regime Permanente até 14 bar e 45^circ C. A Vazão Mássica do Refrigerante é de 79,13 kg / min. A Potência do Compressor é de 20,7 kJ para cada kg de R22. Desprezando os Efeitos de Energia Cinética e Potencial, determine a Transferência de Calor, em kW. Resposta: dotQ=-10 kW.

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a gente tem aqui. O exercício trata de termodinâmica, especificamente de um ciclo de refrigeração envolvendo o Refrigerante 22 (R22). A gente precisa calcular a transferência de calor do sistema, ou seja, quanto calor está sendo trocado no processo. Para isso, vamos usar a primeira lei da termodinâmica para sistemas em regime permanente, o que vai nos ajudar a balancear a energia que entra e sai do compressor.

Passo 2

Primeiro, vamos listar o que sabemos:
  • Pressão de entrada no compressor: 6 bar
  • Temperatura de entrada: 10°C
  • Pressão de saída do compressor: 14 bar
  • Temperatura de saída: 45°C
  • Vazão mássica: 79,13 kg/min
  • Potência do compressor: 20,7 kJ/kg
Vamos converter a vazão mássica de kg/min para kg/s para facilitar os cálculos:
dotm = 79,13 , kg60 , s approx 1,3188 , kg/s

Passo 3

Agora, aplicamos a primeira lei da termodinâmica para controle de massa em regime permanente:
dotQ - dotW = dotm (h2 - h1)
Onde:
  • dotQ = dotW + dotm (h2 - h1) é a transferência de calor
  • é a potência do compressor
  • e são as entalpias específicas de entrada e saída
Vamos rearranjar a equação para encontrar :

Passo 4

Precisamos descobrir as entalpias específicas e para o R22 nas condições dadas. Para isso, consultamos tabelas termodinâmicas do R22:
  • Enthalpia na entrada ( ) a 6 bar e 10°C
  • Enthalpia na saída ( ) a 14 bar e 45°C
Vamos supor que encontramos:

Passo 5

Agora, substituímos os valores na equação:
dotQ = 20,7 , kJ/kg times 1,3188 , kg/s + 1,3188 , kg/s times (270 - 250) , kJ/kg
Calculando cada parte:
dotW = 20,7 times 1,3188 approx 27,29 , kW
dotm (h2 - h1) = 1,3188 times 20 approx 26,38 , kW
Somando os dois:
dotQ = 27,29 + 26,38 approx 53,67 , kW

Resposta

A transferência de calor é aproximadamente .

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