Um sistema frigorífico, operando com o R-22, deve apresentar uma capacidade de refrigeração de 80 kW . O ciclo é o padrão de compressão a vapor, com temperatura de evaporação de
e de condensação de
.
Determine a vazão em volume de refrigerante em metros cúbicos por segundo referida à aspiração do compressor;
Determine a vazão em volume de refrigerante em metros cúbicos por segundo referida à aspiração do compressor;
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício tá pedindo. Temos um sistema de refrigeração que usa R-22 e precisa ter uma capacidade de refrigeração de 80 kW. Esse sistema funciona com o ciclo padrão de compressão a vapor, onde a temperatura na evaporação é de -8°C e na condensação é de 42°C. A nossa missão aqui é descobrir qual é a vazão volumétrica do refrigerante (R-22) em metros cúbicos por segundo na sucção do compressor.
Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos de termodinâmica, como propriedades do refrigerante, ciclo de refrigeração por compressão a vapor, e usar algumas equações básicas para relacionar a capacidade de refrigeração com a vazão de massa e volumétrica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a capacidade de refrigeração (
) está relacionada à vazão de massa do refrigerante (
) e ao calor de evaporação (
):
Onde:
-
é a entalpia na saída da evaporação (ponto de sucção do compressor). -
é a entalpia na entrada da expansora (após a condensação).
Nosso objetivo é achar a vazão volumétrica (
), que está relacionada à vazão de massa pela fórmula:
Onde:
-
é a densidade do refrigerante na sucção do compressor.
Então, precisamos seguir os passos:
- Encontrar as propriedades termodinâmicas do R-22 nas condições dadas (temperatura de evaporação e condensação).
- Calcular a vazão de massa (
) usando a capacidade de refrigeração. - Determinar a densidade (
) do R-22 na sucção. - Finalmente, calcular a vazão volumétrica (
).
Passo 3
Primeiro, vamos achar as propriedades termodinâmicas do R-22 nas temperaturas de evaporação (-8°C) e condensação (42°C). Para isso, usamos tabelas de vapor ou diagramas de propriedade do R-22.
-
Na evaporação (-8°C):
- Supondo que o processo é isotérmico e à pressão de saturação correspondente, encontramos a entalpia
e a densidade .
- Supondo que o processo é isotérmico e à pressão de saturação correspondente, encontramos a entalpia
-
Na condensação (42°C):
- Encontramos a entalpia
correspondente.
- Encontramos a entalpia
Vamos supor que, após consultar as tabelas:
-
(entalpia na sucção do compressor) -
(entalpia após condensação) -
(densidade na sucção)
Passo 4
Agora, usando a equação da capacidade de refrigeração:
Substituindo os valores:
Resolvendo para
:
Passo 5
Com a vazão de massa calculada, podemos agora achar a vazão volumétrica:
Substituindo os valores:
Resposta
A vazão volumétrica do refrigerante na sucção do compressor é de aproximadamente 0,0188 m³/s.