Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 120
Considere um sistema de refrigeração de dois estágios que opera entre os limites de pressão 1,4 MPa e 0,18 MPa. O fluido de trabalho é o refrigerante-134a. O refrigerante sai do condensador como líquido saturado e é estrangulado até um separador de líquido que opera a 0,6 MPa. Parte do refrigerante evapora durante esse processo de separação, e esse vapor é misturado ao refrigerante que sai do compressor de baixa pressão. Em seguida, a mistura é comprimida até a pressão do condensador pelo compressor de alta pressão. O líquido do separador de líquido é então estrangulado até a pressão do evaporador e resfria o espaço refrigerado à medida que é vaporizado no evaporador. Considerando que o refrigerante sai do evaporador como vapor saturado e que ambos os compressores são isentrópicos, determine (a) a fração do refrigerante que evapora, à medida que ele é estrangulado no separador de líquido;
(b) a quantidade de calor removida do espaço refrigerado e o trabalho de compressão por unidade de massa do refrigerante que escoa pelo condensador e
(c) o coeficiente de performance.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem?
Bem, para o problema, podemos esboçar o diagrama T-s como:
Bem, primeiramente vamos definir o valor da entalpia em cada estado.
Passo 2
Assim, sabemos que o estado 1 se encontra em vapor saturado e possui e sabendo que o refrigerante é o R-134a, da tabela termodinâmica de vapor saturado:
Sabe-se que o estado 2 se encontra em vapor superaquecido com e que , então (interpolando): .
O estado 3 está em vapor saturado e possui , então:
O estado 5 está em líquido saturado e , então:
E assumindo que há estrangulamento de 5-6, temos
E percebe-se que há mistura no estado 6, então:
O estado 7 encontra-se em líquido saturado e , então:
E assumindo que há estrangulamento de 7-8, temos
Passo 3
A entalpia no estado 9 pode ser encontrada fazendo o balanço de energia na câmara de mistura:
Então:
Então, para esta pressão , é possível descobrir .
Então, como e e está em vapor superaquecido, podemos descobrir que:
Em seguida, a quantidade de calor removida do espaço refrigerado e a entrada de trabalho do compressor por unidade de massa de refrigerante fluindo através do condensador são:
E
Passo 4
Assim, o coeficiente de performance é:
Resposta
Portanto: