Enunciado

Um ciclo de refrigeração por compressão de vapor opera em regime permanente com Refrigerante 134a como fluido de trabalho. Vapor saturado entra no compressor a 2 bar e líquido saturado sai do condensador a 8 bar. A eficiência isentrópica do compressor é de 80%. A vazão mássica do refrigerante é 7 kg/min. Determine

(a) a potência de acionamento 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 entra no compressor a pressão: p 1 = 2   b a r
  • Líquido saturado sai do condensador a pressão: p 3 = 8   b a r
  • Eficiência do compressor isentrópico: η C = 80 %
  • Taxa de vazão mássica do refrigerante: m ˙ = 7   k g / m i n

O diagrama T - s é mostrado abaixo

Passo 3

A pressão de p 1 = 2   b a r das tabelade de R134a saturado

h 1 = 241,30   k J / k g

s 1 = 0,9253   k J / k g ⋅ K

Passo 4

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

A pressão de p 2 = 8   b a r e s 2 , s = 0,9253   k J / k g ⋅ K das tabelas de R134a superaquecido

h 2 , s = 264,15 + 273,66 - 264,15 0,9253 - 0,9066 0,9374 - 0,9066 = 269,96   k J / k g

Passo 5

Sabemos que a eficiência do compressor é dada por

η C = h 2 , s - h 1 h 2 - h 1 → 0,8 = 269,92 - 241,30 h 2 - 241,30

∴ h 2 = 277,075   k J / k g

Passo 6

A uma pressão de p 3 = 8   b a r das tabelas de R134a saturado

h 3 = h f = 93,42   k J / k g

O processo 3-4 é um processo de estrangulamento, então h 4 = h 3 = 93,42   k J / k g

Passo 7

a) Sabemos que a potência do compressor é

W ˙ C = m ˙ h 2 - h 1 = 7 / 60 277,075 - 241,30

∴ W ˙ C = 4,17   k W

Passo 8

b) a capacidade do refrigerante

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 = 1035,16 / 211 = 4,905   t o n

Passo 9

c) o coeficiente de performance é

β = h 1 - h 4 h 2 - h 1 = 241,30 - 93,42 277,075 - 241,30

∴ β = 4,1336

Resposta

a) W ˙ C = 4,17   k W

b) Q ˙ e n t = 4,905   t o n

c) β = 4,1336

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