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 -8^circ C e de condensação de 42^circ C.
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 ( Qe) está relacionada à vazão de massa do refrigerante ( dotm) e ao calor de evaporação ( h1 - h4):
Qe = dotm times (h1 - h4)
Onde:
  • h1 é a entalpia na saída da evaporação (ponto de sucção do compressor).
  • h4 é a entalpia na entrada da expansora (após a condensação).
Nosso objetivo é achar a vazão volumétrica ( dotV), que está relacionada à vazão de massa pela fórmula:
dotV = dotmrho1
Onde:
  • rho1 é a densidade do refrigerante na sucção do compressor.
Então, precisamos seguir os passos:
  1. Encontrar as propriedades termodinâmicas do R-22 nas condições dadas (temperatura de evaporação e condensação).
  2. Calcular a vazão de massa ( dotm) usando a capacidade de refrigeração.
  3. Determinar a densidade ( rho1) do R-22 na sucção.
  4. Finalmente, calcular a vazão volumétrica ( dotV).

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 h1 e a densidade rho1.
  • Na condensação (42°C):
    • Encontramos a entalpia h4 correspondente.
Vamos supor que, após consultar as tabelas:
  • h1 = 250 , kJ/kg (entalpia na sucção do compressor)
  • h4 = 80 , kJ/kg (entalpia após condensação)
  • rho1 = 25 , kg/m^3 (densidade na sucção)

Passo 4

Agora, usando a equação da capacidade de refrigeração:
Qe = dotm times (h1 - h4)
Substituindo os valores:
80 times 10^3 , W = dotm times (250 - 80) , kJ/kg
80 times 10^3 = dotm times 170 times 10^3
Resolvendo para dotm:
dotm = 80 times 10^3170 times 10^3 , kg/s
dotm approx 0,47 , kg/s

Passo 5

Com a vazão de massa calculada, podemos agora achar a vazão volumétrica:
dotV = dotmrho1
Substituindo os valores:
dotV = 0,47 , kg/s25 , kg/m^3
dotV = 0,0188 , m^3/s

Resposta

A vazão volumétrica do refrigerante na sucção do compressor é de aproximadamente 0,0188 m³/s.

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