A Fig. P11.144 mostra um ciclo ideal de refrigeração associado a um ciclo motor. Os dois circuitos utilizam R - 12 como fluido de trabalho. Vapor saturado a 105 ° C sai do gerador de vapor (caldeira) e expande na turbina até a pressão do condensador. Vapor saturado a - 15 ° C sai do evaporador e é comprimido até a pressão do condensador. A relação das vazões em massa, através dos dois circuitos, é tal que a turbina produz a potência necessária para acionar o compressor. Os escoamentos efluentes da turbina e do compressor são misturados e entram no condensador. O refrigerante na seção de saída do condensador está no estado líquido saturado a 45 ° C e o escoamento efluente do condensador é dividido, na proporção necessária, em duas correntes. Nestas condições, determine:

  1. A relação entre as vazões em massa dos circuitos de potência e de refrigeração.
  2. O desempenho do ciclo em função da relação Q l / Q h

Passo 1

Olá pessoal, tudo certo com vocês? Espero que sim 😊. Vamos entender melhor essa questão?

Ela é bastante simples, basicamente é aplicação de fórmulas, nos próximos passos vocês podem relembrar dessas fórmulas. Mas antes atente-se para as imagens abaixo

Pela tabela B.3.1, temos

T 6 = 105 ° C

Implica que,

P 5 = P 6 = 3,6509   M P a

E,

T 3 = 45 ° C

Implica que,

P 2 = P 3 = P 7 = 1,0843   M P a

Logo,

h 1 = 180,97

h 3 = h 4 = 79,71

h 6 = 206,57

Passo 2

Certo! Vamos primeiro para a turbina, note que

s 7 = s 6 = 0,6325 = 0,2877 + x 7 × 0,3934

x 7 = 0,8765

Como também,

h 7 = 79,71 + 0,8765 × 125,16 = 189,41

Já para o compressor, tabelas computadorizadas são usadas para o devido valor de P , portanto

s 2 = s 1 = 0,7051

E P 2 , implica que

T 2 = 54,7 ° C

h 2 = 212,6   k J / k g

Agora para a turbina mais o compressor vamos ter

Pela equação da continuidade

m ˙ 1 =   m ˙ 2

m ˙ 6 =   m ˙ 7

E pela equação da energia

m ˙ 1 h 1 + m ˙ 6 h 6 =   m ˙ 2 h 2 + m ˙ 7 h 7

Portanto

m ˙ 6 m ˙ 1 = 212,6 - 180,97 206,57 - 189,41 = 1,843

Passo 3

Agora vamos para a bomba, note que

w P = v 3 P 5 - P 3

w P = 0,000811 3651 - 1084 = 2,082   k J / k g

h 5 = h 3 + w p = 81,79   k J / k g

Para o evaporador

Q ˙ L =   m ˙ 1 h 1 - h 4

Para a caldeira

Q ˙ H = m ˙ 6 h 6 - h 5  

Portanto, teremos que

β = Q ˙ L Q ˙ H = m ˙ 1 h 1 - h 4 m ˙ 6 h 6 - h 5 = 180,97 - 79,71 1,843 206,57 - 81,79 = 0,44  

Passo 4

Pronto! Finalizamos a questão 😊. Nos vemos na próxima questão. OK? Até mais.

Resposta

a )   m ˙ 6 m ˙ 1 = 1,843

b )   β = 0,44

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