Um arranjo pistão-cilindro com mola contém inicialmente 0,2 lbm de R-134a como uma mistura de líquido e vapor, cuja temperatura é de 30 °F e com um título de 80%. A constante da mola é 37 lbf/pol e o diâmetro do pistão é de 12 polegadas. O R-134a é submetido a um processo que aumenta o seu volume em 40%. Calcule a temperatura final e a entalpia do R-134a.

Passo 1

A partir da tabela A-11E do livro, temos o volume específico inicial:

ν 1 = ν f + x 1 ν f g = 3.546 p é s 3 / l b m

V 1 = m ν 1 = 0.7093 p é s 3

Passo 2

Com um aumento de 40% no volume, o volume final será:

V 2 = 1.4 V 1 = 0.9930 p é s 3

A distância que o pistão se move entre as condições inicial e final é

Δ = Δ V A p = 0.3612 p é s

Como resultado da compressão da mola, a diferença de pressão entre os estados inicial e final é

Δ P = Δ F A p = k Δ x A p = 1.42 p s i a

Passo 3

A pressão inicial é

P 1 = P s a t u r a ç ã o   à   - 30 º F = 9.87 p s i a (olhar tabela A-11E)

A pressão final é então

P 2 = P 1 + Δ P = 11.29 p s i a

E o volume específico final é

ν 2 = V 2 m = 4.965 p é s 3 / l b m

Nesse estado final, a temperatura e a entalpia são (a partir do EES):

P 2 = 11.29 p s i a

ν 2 = 4.965 p é s 3 / l b m

T 2 = 81.5 º F

h 2 = 119.9 B t u / l b m

Resposta

T 2 = 81.5 º F

h 2 = 119.9 B t u / l b m

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