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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 26

11 – 26 Um refrigerador utiliza r e f r i g e r a n t e - 134 a como fluido de trabalho e opera no ciclo de refrigeração por compressão de vapor. As pressões do evaporador e do condensador são 200   k P a   e   1.400   k P a , respectivamente. A eficiência isentrópica do compressor é de 88 % . O refrigerante entra no compressor a uma taxa de 0,025   k g / s superaquecido em 10,1   ° C e sai do condensador subresfriado a 4,4   ° C . Determine ( a ) a taxa de resfriamento fornecida através do evaporador, a potência fornecida e o C O P . Determine ( b ) os mesmos parâmetros, considerando que o ciclo é operado no ciclo de refrigeração por compressão de vapor ideal entre os mesmos limites de pressão.

Passo 1

Letra a

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 será:

    • Achamos os parâmetros h ,   s :

    T s a t ,   200 k P a = - 10,1 ° C

    P 1 = 2 0 0 k P a T 1 = - 10,1 + 10,1 = 0 ° C     h 1 = 2 53,05 k J k g     s 1 = 0 , 9 698 k J k g ⋅ K      

    P 2 = 1400 k P a s 1 = s 1     h 2 s = 2 95 , 90 k J k g

    T s a t ,   1400 k P a = 52,4 ° C

    P 3 = 1400 k P a T 3 = 52,4 - 4,4 = 48 ° C     h 3 ≅ h f , 48 ° C = 120,39 k J k g

    h 4 = h 3 = 120,39 k J k g

    η = h 2 s - h 1 h 2 - h 1 ⇒ 0,88 = 295,90 - 253,05 h 2 - 253,05 ⇒ h 2 = 301,74 k J k g

    Assim:

    Q L   =   m ⋅ ( h 1   -   h 4   )   =   ( 0 , 025 k g s ) ( 253,05   - 120,39 ) k J k g     =   3,317   k W  

      Q H   =   m ⋅ ( h 2   -   h 3   )   =   ( 0 , 025 k g s ) ( 301,74   - 120,39 ) k J k g     =   4,534   k W  

      W i n   =   m ⋅ ( h 2   -   h 1   )   =   ( 0 , 025 k g s ) ( 301,74   -   253,05 ) k J k g     =   1,217   k W

    C O P = Q L W i n = 3,317 k W 1,217 k W = 2,725

    Passo 2

    Letra b

    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 será:

Achamos os parâmetros h ,   s :

P 1 = 2 0 0 k P a x 1 = 1     h 1 = 2 44 , 46 k J k g     s 1 = 0 , 9 377 k J k g ⋅ K      

P 2 = 1400 k P a s 1 = s 1     h 2 = 2 85 , 08 k J k g

P 3 = 1400 k P a x 3 = 0     h 3 = 12 7 , 22 k J k g

h 4 = h 3 = 12 7 , 22 k J k g

Assim:

Q L   =   m ⋅ ( h 1   -   h 4   )   =   ( 0 , 025 k g s ) ( 244,46   - 127,22 )   =   3,931   k W  

  Q H   =   m ⋅ ( h 2   -   h 3   )   =   ( 0 , 025 k g s ) ( 285,08   - 127,22 )   =   3,947   k W  

  W i n   =   m ⋅ ( h 2   -   h 1 )   =   ( 0 , 025 k g s ) ( 285,08   -   244,46 )   =   1,016   k W  

C O P = Q L W i n = 3,931 k W 1,016 k W = 2,886

Resposta

Letra a

Q L   =   3,317   k W  

  Q H   =   4,534   k W  

  W i n       =   1,217   k W

C O P = 2,725

Letra b

Q L   =     3,931   k W  

  Q H   =     3,947   k W  

  W i n   = 1,016   k W  

C O P = 2,886

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