Enunciado

Refaça o Prob. 11–118 com um sub-resfriamento de 6,3 °C na saída do condensador.

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 7 0 C . Para a saturação em P 1 = 6 0   k P a a temperatura era de - 37 0 C , com o superaquecimento tornou-se e T 1 = - 3 0 0 C , ou seja para o refrigerante R-134a, da tabela termodinâmica de vapor superaquecido:

h 1 = 233,09     K J k g       e     s 1 = 0,9 867 K J k g K

Sabe-se que o estado 2 se encontra em vapor superaquecido com P 2 = 1,2   M P a e que s 1 = s 2 , então: h 2 s = 2 98,11   K J k g .

Aqui está a diferença do problema anterior. O estado 3 se encontra-se em líquido saturado com P 3 = 1,2   M P a , com temperatura de saturação de 46,3 0 C e sofre um sub-resfriamento de - 6,3 0 C , então para essa pressão e esta nova temperatura de T 3 = 40 0 C :

h 3 ≅ 1 08,26 K J k g       e     s 3 ≅ 0,39486 K J k g K

E assumindo que há estrangulamento de 3-4, temos h 4 = h 3 = 1 08,26 K J k g     ;     s 4 = 0,4 585 K J k g K     e     x 4 = 0 , 4665 .

A eficiência do compressor é:

η c = h 2 s - h 1 h 2 - h 1   → h 2 = h 1 + h 2 s - h 1 η c       → h 2 = 305,33 K J k g

Então, para a entalpia e pressão no estado 2, podemos ter: → s 2 = 1,0075 K J k g K .

Passo 3

A taxa de resfriamento é:

q L = h 1 - h 4 → q L = 1 24,83 K J k g

Sabemos também que a taxa de rejeição de calor é dada por:

q H = h 2 - h 3 = q H = 1 97,07 K J k g

A destruição da exergia pode ser:

x = T 0 S g e r = T 0 s e - s 1 - q e n t T f o n t e + q s a i T p i a

Aplicando em cada ciclo:

x 1 - 2 = T 0 s 2 - s 1 = 303 1,0075 - 0,9867 → x 1 - 2 = 6,37 K J k g

x 2 - 3 = T 0 s 3 - s 2 + q H T H   →   x 2 - 3 = 1 1,44 K J k g

x 3 - 4 = T 0 s 4 - s 3 → x 3 - 4 = 19,28 K J k g

x 4 - 1 = T 0 s 1 - s 4 - q L T L → x 4 - 1 = 1 , 8 K J k g

Resposta

Portanto, novamente, a maior destruição de exergia ocorre na válvula de expansão.

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