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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 74

O condicionador de ar em um carro usa o R-134a, e a potência de entrada no compressor é de 1,5   k W para comprimir o R-134a de 201,7   k P a até 1200   k P a . O espaço frio é um trocador de calor que resfria o ar atmosférico externo de 30   ° C para 10   ° C , e sopra o ar frio para dentro do carro. Qual é a vazão mássica de R-134a e qual é a taxa de transferência de calor em baixa temperatura? Qual é a vazão mássica de ar a 10   ° C ?

Passo 1

Fala, galera! Vamos resolver essa questão.

Vamos começar dando uma olhadinha no diagrama do ciclo para analisar cada parte da máquina:

Temos que P c o n d = P 3 = 1200   k P a e

P e v a p = P 1 = 201,7   k P a .

Utilizando essa informação, obtemos na tabela:

h 1 = 392,28   k J / k g

s 1 = 1,7319   k J / k g K

h 4 = h 3 = 266   k J / k g

Agora vamos às equações!

Passo 2

Na parte do compressor, para P 2 , temos:

h 2 = 429,5   k J / k g

Com isso, calculamos o trabalho:

w c = h 2 - h 1

w c = 429,5 - 392,28

w c = 37,2   k J / k g

Agora vamos usar a equação de potência para determinar a vazão mássica:

W ˙ c = m ˙ w c  

m ˙ = W ˙ c w c

m ˙ = 1,5 37,2

m ˙ = 0,0403   k g / s

Passo 3

Agora vamos para a parte do evaporador, usando a equação:

Q ˙ L = m ˙ ( h 1 - h 4 )

Q ˙ L = 0,0403 ∙ 392,28 - 266

Q ˙ L = 5,21   k W

Por fim, na parte do cooler de ar, utilizaremos a equação:

Q ˙ L = m ˙ a r C p ∆ T

m ˙ a r = Q ˙ L C p ∆ T

Assumindo que o ar externo ao carro seja de 30   ° C , temos uma variação ∆ T = 20   ° C :

m ˙ a r = 5,21 1,004 ∙ 20

m ˙ a r = 0,26   k g / s

Prontinho! Até a próxima, galera!

Resposta

m ˙ = 0,0403   k g / s

Q ˙ L = 5,21   k W

m ˙ a r = 0,26   k g / s

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