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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 20

11 – 20 Um refrigerador comercial com r e f r i g e r a n t e - 134 a como fluido de trabalho é usado para manter o espaço refrigerado a - 30   ° C , rejeitando o calor dissipado para a água de resfriamento que entra no condensador a 18   ° C a uma taxa de 0,25   k g / s , saindo a 26   ° C . O refrigerante entra no condensador a 1,2   M P a e 65   ° C , saindo a 42   ° C . O estado de entrada do compressor é 60   k P a e - 34   ° C , e o compressor deve ganhar um calor líquido de 450   W da vizinhança. Determine ( a ) o título do refrigerante na entrada do evaporador, ( b ) a carga de refrigeração, ( c ) o C O P do refrigerador e ( d ) a carga máxima teórica de refrigeração para a mesma entrada de potência no compressor.

Passo 1

Precisamos saber :

  • Que podemos usar as tabelas para refrigerantes ( T a b e l a s   A - 11 E ,   A - 12 E   e   A - 13 E )
  • O diagrama T - s é:

Passo 2

Letra a

Podemos esquematizar assim:

P 1 = 60 k P a T 1 = - 34 ° C     h 1 = 230,03 k J k g      

P 2 = 1200 k P a T 2 = 65 ° C     h 2 = 295 , 16 k J k g      

P 3 = 1200 k P a T 3 = 42 ° C     h 3 = 111,23 k J k g      

h 4 = h 3 = 111,23 k J k g    

P 4 = 60 k P a h 4 = 111,23 k J k g     x 4 = 0,4795      

Passo 3

Letra b

Fazemos:

h w 1 = h f , 18 ° C = 75,47 k J k g

h w 2 = h f , 26 ° C = 108 , 94 k J k g

Assim a vazão mássica será:

m R h 2 - h 3 = m w ( h w 2 - h w 1 )

m R 295,16 - 111,23 k J k g = 0,25 k g s ( 108,94 - 75,47 ) k J k g

m R = 0,0455 k g s

Agora fazemos:

Q H = m R h 2 - h 3 = 0,0455 k g s 295,16 - 111,23 k J k g = 8 , 367 k W

W i n   = m R h 2 - h 1   - Q i n = 0,0455 k g s 295,16 - 230,03 k J k g - 0,450 k W = 2513 k W

Q L = Q H - W i n - Q i n = 8,367   -   2,513   -   0 , 450   =   5 , 404   k W  

Passo 4

Letra c

C O P = Q L W i n = 5404 k W 2513 k W = 2,15

Passo 5

Letra d

Fazendo:

C O P m a x = 1 T H T L - 1 = 1 18 + 273 - 30 + 273 - 1 = 5,063    

Encontramos:

Q L ,   m a x = C O P m a x ⋅ W i n = 5,063 ⋅ 2 , 513   k W   =   12,72   k W  

Resposta

a x 4 =   0.4795

b Q L = 5 , 404   k W

c C O P = 2,15

( d ) Q L ,   m a x =   12,72   k W

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