Enunciado

Um ciclo de refrigeração por compressão de vapor ideal opera em regime permanente usando Refrigerante 134a como fluido de trabalho. Vapor saturado entra no compressor a 2 bar e líquido saturado deixa o condensador a 8 bar. A vazão mássica do refrigerante é 7 kg/min. Determine

(a) a potência do compressor, em kW.

(b) a capacidade frigorífica, em TR.

(c) o coeficiente de desempenho.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

É dado que:

  • Vapor saturado entrando no compressor a pressão: p 1 = 2   b a r
  • Líquido saturado saindo do condensador a pressão: p 3 = 8   b a r
  • Taxa de vazão mássica do refrigerante: m ˙ = 7   k g / m i n

O diagrama T - s é mostrado abaixo

Passo 3

Com p 1 = 2   b a r das Tabelas saturadas de R-134a

h 1 = h g = 241,30   k J / k g

s 1 = s g = 0,9253   k J / k g ⋅ K

Passo 4

Já que o processo 1-2 é isentrópico, s 1 = s 2

Com p 2 = p 3 e s 2 = 0,9253   k J / k g ⋅ K das tabelas de R-134a superaquecidos. Por interpolação:

h 2 = 264,15 + 273,66 - 264,15 0,9253 - 0,9066 0,9374 - 0,9066

∴ h 2 = 269,92   k J / k g

Passo 5

No estado 3, o refrigerante está na região líquida saturada. Com pressão p 3 = 8   b a r das tabelas saturadas, temos

h 3 = h f = 93,42   k J / k g

O processo 3-2 está no processo de estrangulamento, então a entalpia é constante

h 4 = h 3 = 93,42   k J / k g

Passo 6

a) A potência do compressor

W ˙ C = m ˙ h 2 - h 1 = 7 60 269,92 - 241,30

∴ W ˙ C = 3,339   k W

Passo 7

b) A capacidade de refrigeração

Q ˙ e n t = m ˙ h 1 - h 4 = 7 241,30 - 93,42 = 1035,16   k J / m i n

∴ Q ˙ e n t = 1035 / 211 = 4,905   t o n

Passo 8

c) O coeficiente de performance

β = Q ˙ e n t W ˙ C = 1035,16 / 60 3,339

∴ β = 5,167

Resposta

a) W ˙ C = 3,339   k W

b) Q ˙ e n t = 1035 / 211 = 4,905   t o n

c) β = 5,167

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