Considere o seguinte ciclo de refrigeração por compressão de vapor que é utilizado para manter uma região fria a uma temperatura TC, enquanto a temperatura ambiente é 80°F (26,7°C): vapor saturado entra no compressor a 15°F (–9,4°C), abaixo de TC, e o compressor opera adiabaticamente com uma eficiência isentrópica de 80%. O líquido saturado sai do condensador a 95°F (35°C). Não existem quedas de pressão no evaporador e no condensador, e a capacidade frigorífica é de 1 TR (3,5 kW). Esboce graficamente a vazão mássica de refrigerante em lb/min, o coeficiente de desempenho e a eficiência de refrigeração, versus TC variando de 40°F (4,4°C) a –25°F (–31,7°C), considerando que o refrigerante é

(b) propano.

A eficiência de refrigeração é definida como a razão entre o coeficiente de desempenho do ciclo e o coeficiente de desempenho de um ciclo de refrigeração de Carnot operando entre reservatórios térmicos que se encontram à temperatura ambiente e à temperatura da região fria.

Desenhando o diagrama mostrando os diferentes processos em compressão de vapor no ciclo de refrigeração

• Processo 1-2: compressão atual
• Processo 2-3: transferência de calor do refrigerante
• Processo 3-4: processo de estrangulamento
• Processo 4-1: transferência de calor para o refrigerante

a) Considerando o Propano

Podemos escrever o seguinte programa no EES

"Dados Iniciais"

T1 = TC - 15 "temperatura da entrada do compressor"

eta_c = 0,8 "eficiência do compressor isentrópico"

T3 = 95 "temperatura de saída do compressor"

Qdotin = 1 "capacidade do refrigerante [ton]"

TC = -25 "temperatura da região de resfriamento"

TH = 80 "temperatura ambiente"

"Cálculos nas Tabelas"

x1 = 1 "vapor saturado entra no compressor"

p1 = Pressure(Propane; T=T1; x=x1)

h1 = Enthalpy(Propane; P=p1; x=x1)

s1 = Entropy(Propane; P=p1; x=x1)

s2s = s1 "o processo 1 a 2s é uma compressão isentrópica"

p2 = p3

s2s = Entropy(Propane; P=p2; T=T2s) "entropia de vapor superaquecido"

h2s = Enthalpy(Propane; P=p2; T=T2s) "entalpia de vapor superaquecido"

h2 = h1 + (h2s - h1)/eta_c "entalpia de vapor superaquecido no estado 2"

p3 = Pressure(Propane; T=T3; x=0)

x3 = 0 "líquido saturado sai do condensador"

h3 = Enthalpy(Propane; P=p3; x=x3) "entalpia saturada no estado 3"

h4 = h3 "entalpia permanece constante no processo de estrangulamento"

mdot = (Qdotin * 200)/(h1 - h4) "taxa de vazão mássica do refrigerante"

beta = (h1 - h4)/(h2 - h1) "coeficiente de performance do ciclo de refrigerante"

betacarnot = (TC + 460)/((TH + 460) - (TC + 460)) "coeficiente de performance do ciclo de Carnot"

eff = beta / betacarnot "eficiência da refrigeração"

Criamos um plot com a vazão mássica, o coeficiente de performance e a eficiência com respeito a temperatura da região de resfriamento.