Enunciado

Um refrigerador, com R-22 como fluido de trabalho, apresenta uma temperatura mínima de - 10   °   C e uma pressão máxima de 1   M P a . Admita um ciclo de refrigeração ideal, conforme mostrado na Fig. 11.24. Determine as transferências de calor do espaço frio e para o espaço quente, ambas por unidade de massa, e o coeficiente de performance do refrigerador.

Passo 1

Fala, galera! Vamos resolver essa questão.

Vamos começar dando uma olhadinha no diagrama do ciclo:

Por meio do diagrama, e do que foi apresentado no enunciado, temos que:

T 2 = 6 0   ° C

T e v a p = T 1 = - 10   ° C

E

P c o n d = P 3 = P 2 = 1   M P a

Com isso, conseguiremos obter os dados das propriedades na Tabela B.3. Então, vamos lá!

Passo 2

Primeiramente, vamos determinar cada uma das propriedades, estado por estado!

No estado 1, interno ao compressor, temos vapor de saturação de - 10   ° C ,

h 1 = 183,19   k J / k g

s 1 = 0,7019   k J / k g K

No estado 2, de saída do compressor real, temos:

h 2 A C = 217,97   k J / k g  

E para o estado 2s, de saída ideal:

P = 1   M P a

s = 0,7019   k J / k g K

T 2 s = 49,66   ° C

h 2 s = 210,1   k J / k g

No estado 3, na saída do condensador, temos a saturação do líquido a 1   M P a e

h 3 = 76,22   k J / k g

E finalmente, no estado 4, para a válvula de saída:

h 4 = h 3

Com os dados estabelecidos, passaremos agora para a aplicação das equações.

Passo 3

Começamos pela equação de transferência de calor:

q L = h 1 - h 4

q L = 183,19 - 76,22

q L = 107   k J / k g

Agora para q H :

q H = h 2 A C - h 4

q H = 217,97 - 76,22

q H = 141,75   k J / k g

Calculando o trabalho real e ideal no compressor, temos:

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 - 193,19

w c s = 26,91   k J / k g

Agora podemos determinar o coeficiente de desempenho do ciclo, fazendo:

β = q L w c

β = 107 34,78

β = 3 , 076

E por fim:

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

β = 3,076

η C = 0,774

q H = 141,75   k J / k g

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