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Enunciado

Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 11

Um ciclo de refrigeração por compressão de vapor ideal que usa amônia como fluido de trabalho tem uma temperatura de –20°C no evaporador e uma pressão de 12 bar no condensador. Vapor saturado entra no compressor e líquido saturado sai pelo condensador. A vazão mássica do refrigerante é 3 kg/min. Determine

(a) o coeficiente de desempenho.

(b) a capacidade frigorífica, em TR.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

É dado que:

  • Temperatura de evaporação: T 4 = T 1 = - 20 ° C
  • Pressão do condensador: p 2 = p 3 = 12   b a r
  • Taxa de vazão mássica de refrigerante: m ˙ = 3   k g / m i n

O diagrama T - s é dado abaixo

Passo 3

A temperatura de T 1 = - 20 ° C das tabelas de amônia saturada

h 1 = h g = 1417,79   k J / k g

s 1 = s g = 5,6144   k J / k g ⋅ K

O processo 1-2 é uma compressão isentrópica, então s 2 = s 2

A pressão de p 2 = 12   b a r e s 2 = 5,6144   k J / k g ⋅ K das tabelas de amônia superaquecida usando interpolação

h 2 = 1657,71 + 1707,70 - 1657,71 5,6144 - 5,5315 5,6620 - 5,5315 = 1689,5   k J / k g

Passo 4

A pressão de p 3 = 12   b a r da tabela de amônia saturada

h 3 = h f = 327,01   k J / k g

O processo 3-4 é um processo de estrangulamento, então h 3 = h 4

h 4 = 327,01   k J / k g

Passo 5

a) o coeficiente de performance é dado por

β = Q ˙ e n t W ˙ C = h 1 - h 4 h 2 - h 1 = 1417,79 - 327,01 1689,5 - 1417,79

∴ β = 4,0145

Passo 6

b) a capacidade de refrigeração

Q ˙ e n t = m ˙ h 1 - h 4 = 3 1417,79 - 327,01 = 3272,34   k J / m i n

∴ Q ˙ e n t = 3272,34 / 211 = 15,508   t o n

Resposta

a) β = 4,0145

b) Q ˙ e n t = 15,508   t o n

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