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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 93

O evaporador de um ciclo de refrigeração é basicamente um trocador de calor em que um refrigerante é evaporado por absorção de calor a partir de um fluido. Refrigerante-22 entra em

um evaporador a 200 kPa, com um título de 22% a uma vazão volumétrica de 2,25 L/h. O R-22 deixa o evaporador à mesma pressão, superaquecido a 5 °C. O refrigerante é evaporado por

absorção de calor do ar, cuja vazão mássica é de 0,5 kg/s. Determine (a) a taxa de calor absorvido a partir do ar e (b) a variação de temperatura do ar. As propriedades do R-22 na entrada e de saída do evaporador são h1 = 220,2 kJ/kg, v1=0,0253 m3/kg, e

h2 = 398,0 kJ/kg.

Passo 1

  1. Calculando o fluxo mássico do fluido refrigerante:

  m ˙ r e f r i g e r a n t e = V ˙ v 1

Em que m ˙ r e f r i g e r a n t e é fluxo mássico do fluido refrigerante, V ˙ é a vazão volumética do fluido refrigerante e v 1 é o volume específico do fluido refrigerante nas condições de entrada.

Substituindo V ˙ = 2,25   L / h e v 1 = 0,0253   m 3 / k g

m ˙ r e f r i g e r a n t e = 2,25 L h × 1 h 3600   s × 1 m 3 1000   L 0,0253 m 3 k g = 2,47 × 10 - 5   k g / s

Passo 2

Calculando a taxa de calor absorvida pelo fluido refrigerante:

Q ˙ = m ˙ r e f r i g e r a n t e h 2 - h 1

Em que Q ˙ é a taxa de calor absorvida, h 1   e h 2 são as entalpias do líquido refrigerante na entrada e na saída respectivamente

Q ˙ = 2,47 × 10 - 5 × 398 - 220,2 = 4,39 × 10 - 3   k J / s

Portanto, a taxa de calor absorvida pelo líquido refrigerante é 4,39 × 10 - 3 k J / s

Passo 3

(b) O calor absorvido pelo fluido refrigerante será igual ao calor perdido pelo ar. Calculando a variação na temperatura do ar utilizando a equação:

Q ˙ = m ˙ a r C p Δ T a r 4,39 × 10 - 3 = 0,5 × 1,01 × Δ T a r Δ T a r = 4,39 × 10 - 3 0,505 Δ T a r = 8,693 × 10 - 3   K

Portanto, a mudança de temperatura no ar é de 8,693 × 10 - 3 K

Resposta

a ) Q ˙ = 4,39 × 10 - 3   k J / s b ) Δ T a r = 8,693 × 10 - 3 K

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