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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 191

191. Refrigerante-134a entra em um compressor como vapor saturado a 200 kPa e a uma vazão de 0,03 m3/s, saindo a 700 kPa. A potência entregue ao compressor é de 10 kW. Considerando que a entropia da vizinhança a 20 °C sofre um aumento de 0,008kW/K, determine (a) a taxa de perda de calor do compressor, (b) a temperatura de saída do refrigerante e (c) a taxa de geração de entropia.

Passo 1

Letra (a)

As propriedades do R-134a na entrada do compressor são (Tabela A-12):

P 1 = 200   k P a   e   x 1 = 1

v 1 = 0,09987 m 3 k g

h 1 = 244,46 k J k g

s 1 = 0,93773 k J k g . K

A vazão mássica de refrigerante pode ser obtida por:

m ˙ = V ˙ 1 v 1 = 0,03   m 3 / s 0,09987 m 3 k g = 0,3004 k g s

Dado o aumento da entropia dos arredores, o calor perdido pelo compressor é:

∆ S ˙ a r r e d o r e s = Q ˙ s a i T a r r e d o r e s

Q ˙ s a i = 20 + 273 K 0,008 k W K = 2,344   k W

Passo 2

Letra (b)

Realizando um balanço do energia no compressor chegamos em :

W ˙ e n t r a - Q ˙ s a i = m ˙ h 2 - h 1

h 2 = 269,94 k J k g

O estado de saída agora está corrigido. Então,

P 2 = 700   k P a   e   h 2 = 269,94 k J k g

T 2 = 31,5 ° C   e   s 2 = 0,93620 k J k g . K

Passo 3

Letra (c)

A taxa de geração de entropia pode ser determinada por:

S ˙ g e r = ∆ S ˙ R + ∆ S ˙ a r r e d o r e s = m ˙ s 2 - s 1 + ∆ S ˙ a r r e d o r e s

= 0,00754 k J K

Resposta

  1. Q ˙ s a i = 2,344   k W
  2. T 2 = 31,5 ° C
  3. S ˙ g e r = 0,00754 k J K
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