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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 12

11 – 12 E Um refrigerador opera segundo o ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor e usa r e f r i g e r a n t e - 134 a como fluido de trabalho. O condensador opera a 300   p s i a , e o evaporador, a 20   ° F . Considerando que um dispositivo de expansão reversível adiabático disponível é utilizado para expandir o líquido que sai do condensador, quanto o C O P melhoraria utilizando esse dispositivo, em vez do dispositivo de estrangulamento? Resposta: 16,5 %

Passo 1

Precisamos saber :

  • O processo de compressão é isentrópico.
  • O refrigerante entra no compressor como vapor saturado e deixa o condensador como líquido saturado.
  • Que devemos 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

Podemos fazer:

T 1 = 20 ° F s a t ,   v a p o r     h 1 = h g ,   20 ° F = 105,98 B t u l b m     s 1 = s g ,   20 ° F = 0,22341 B t u l b m ⋅ R      

P 2 = 300 p s i a s 2 = s 1     h 2 = 125,68 B t u l b m

P 3 = 300 p s i a s a t ,   l i q u i d o     h 3 = h f , 300 p s i a = 66,339 B t u l b m     s 3 = s f , 300 p s i a = 0,12715 B t u l b m ⋅ R    

Por conta do estrangulamento (throttling):

h 4 ≅ h 3 = 66,339 B t u l b m

Como é uma expansão isotérmica:

T 4 = 20 ° F s 4 = s 3     h 4 = 59,8 B t u l b m     x 4 s = 0,4723    

Assim o C O P R para o estrangulamento será:

C O P R = q L w i n = h 1 - h 4 h 2 - h 1 = 105 , 98 - 66,339 125,68 - 105,98 = 2,012          

Já o C O P R para a expansão isotérmica o será:

C O P R = q L w i n = h 1 - h 4 s h 2 - h 1 = 105,98 - 59,80 125,68 - 105,98 = 2 , 344          

Assim o C O P   %   será:

C O P   % = 2,344 - 2,012 2,012 = 0,1650 = 16,5 %

Resposta

16,5 %

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