Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 118
O congelamento rápido de frutas frescas requer ar a -34 °C. Um refrigerador que utiliza refrigerante-134a como fluido de trabalho produz esse ar operando seu evaporador a -37 °C e seu condensador a 1.200 kPa, enquanto rejeita calor para o ar ambiente a 30 °C. Considerando que a eficiência isentrópica do compressor é de 90% e o vapor que entra no compressor é superaquecido em 7 °C, determine o processo que causa a maior quantidade de perda de exergia.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem?
Bem, para o problema, podemos esboçar o diagrama T-s como:
Passo 2
Assim, sabemos que o estado 1 encontrava-se em vapor saturado e foi superaquecido em . Para a saturação em a temperatura era de , com o superaquecimento tornou-se e , ou seja para o refrigerante R-134a, da tabela termodinâmica de vapor superaquecido:
Sabe-se que o estado 2 se encontra em vapor superaquecido com e que , então: .
O estado 3 se encontra-se em líquido saturado com , então:
E assumindo que há estrangulamento de 3-4, temos .
A eficiência do compressor é:
Então, para a entalpia e pressão no estado 2, podemos ter: .
Passo 3
A taxa de resfriamento é:
Sabemos também que a taxa de rejeição de calor é dada por:
A destruição da exergia pode ser:
Aplicando em cada ciclo:
Resposta
Portanto a maior destruição de exergia ocorre na válvula de expansão. Observe que o calor é absorvido dos frutos a -34 ° C (239 K) e rejeitado ao ar ambiente a 30 ° C (303 K), que também é considerado como a temperatura do estado morto. Alternativamente, pode-se usar a 25 ° C padrão (298 K) como a temperatura do estado morto e faça os cálculos de acordo.