Enunciado

Um refrigerador, com o R-12 como fluido de trabalho, apresenta uma temperatura mínima de - 10   ° C e uma pressão máxima de 1   M P a . A temperatura real na saída do compressor adiabático é de 60   ° C . Admita que não há perda de pressão nos trocadores de calor. Determine as transferências de calor do espaço frio e para o espaço quente, ambas por unidade de massa, o coeficiente de performance do refrigerador e o rendimento isentrópico do compressor.

Passo 1

Fala, galera! Vamos resolver essa questão.

Vamos começar dando uma olhadinha no diagrama do ciclo:

De acordo com o diagrama e o que foi apresentado no enunciado, nós temos que:

T 2 = 60   ° C

T e v a p = T 1 = - 10   ° C

P c o n d = P 3 = P 2 = 1   M P a

Com isso, de acordo com a Tabela B.3, temos no estado 1:

h 1 = 18 3,19   k J / k g

s 1 = 0,7019   k J / k g K

Na saída do compressor, no estado 2:

h 2 A C = 217,97   k J / k g

No estado 2s:

h 2 s = 210,1   k J / k g

s = 0,7019   k J / k g K

T 2 s = 49,66   ° C

No estado 3, na saída do condensador:

P = 1   M P a

h 3 = 76,22   k J / k g

E no estado 4, na válvula de saída:

h 4 = h 3

Com os dados estabelecidos, agora podemos aplicar as equações.

Passo 2

Primeiramente, vamos determinar q L :

q L = h 1 - h 4

q L = 183,19 - 76,22

q L = 107   k J / k g

Para a transferência de calor do espaço quente:

q H = h 2 A C - h 3

q H = 217,97 - 76,22

q H = 141,75   k J / k g

Agora vamos calcular os trabalhos, real e ideal, no compressor:

w c = h 2 A C - h 1

w c = 217,97 - 183,19

w c = 34,78   k J / k g

E

w c s = h 2 s - h 1

w c s = 210,1 - 183,19

w c s = 26,91   k J / k g

Com esses dois termos determinados, podemos determinar o coeficiente de performance do refrigerador e o rendimento isentrópico do compressor.

β = q L w c

β = 107 34,78

β = 3,076

Agora para a equação:

η C = w c s w c

η C = 26,91 34,78

η C = 0,774

E concluímos o exercício. Até a próxima, galera!

Resposta

q L = 107   k J / k g

q H = 141,75   k J / k g

β = 3,076

η C = 0,774

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