Refrigerante 134a a -12°C e um título de 42 % entra em um trocador de calor e sai com uma vazão volumétrica de 0.85   m 3 / m i n como vapor saturado na mesma temperatura. Um fluxo de ar separado com uma vazão mássica de 188 kg/s entra a 22°C e sai a 17°C. Admitindo o comportamento de gás ideal para o ar e abandonando os efeitos das energias cinética e potencial, determine (a) a vazão mássica do Refrigerante 134a, em kg/min, e (b) a transferência de calor entre o trocador e sua vizinhança em kJ/min.

Passo 1

Fala meus consagradx’s, tudo certinhooo??

Bora que bora??

Desenharemos o diagrama mostrado o trocador de calor, mostrado as condições de entradas e saída dos dois fluidos, conforme mostrada na figura.

Passo 2

Pela tabela de “Propriedades do refrigerante saturado 134a (líquido-vapor):Tabela de Temperatura” podemos obter as propriedades do refrigerante, correspondente a uma temperatura de -12°C.

v g = 0.1068 m 3 / k g

h f = 34.39   k J / k g

h g = 240.15   k J / k g

Encontraremos a entalpia do refrigerante na entrada usando a seguinte expressão:

h i , R = h f + x i ( h g - h f )

h i , R = 34.39 + 0.42 240.15 - 34.39

h i , R = 120.81   k J / k g

Encontraremos a entalpia do refrigerante que é um vapor saturado na saída com a seguinte relação:

h e , R = h g

h e , R = 240.15   k J / k g

Passo 3

  1. Encontraremos a taxa de fluxo de massa do refrigerante usando a fórmula:
  2. m ˙ R = V ˙ R v e , R

    Substituindo v e , R por v g

    m ˙ R = 0.85 0.1068

    m ˙ R = 7.96   k g / m i n

    Portanto, a taxa de fluxo de massa do Refrigerante 134a é de 7.96   k g / m i n .

    Passo 4

  3. Iremos obter a entalpia de ar na entrada da tabela “Propriedades ideais do Gás do Ar”, correspondente a uma temperatura de 22°C=295K.

h i ,   a r = 295.17   k J / k g

Iremos obter a entalpia de ar na entrada da tabela “Propriedades ideais do Gás do Ar”, correspondente a uma temperatura de 17°C=290K.

h e ,   a r = 290.16   k J / k g

Considerando a equação de equilíbrio da taxa de energia ,

m ˙ R = h e , R - h i ,   a r = m ˙ a r h i ,   a r - h e ,   a r + Q ˙

Fazendo as devidas substituições

7.96 240.15 - 120.81 = 188 295.17 - 290.16 + Q ˙

949.95 = 941.88 + Q ˙

Q ˙ = 8.07   k J / m i n

Portanto, a transferência de calor entre o trocador de calor e seus arredores é de 8.07   k J / m i n .

Resposta

  1. Portanto, a taxa de fluxo de massa do Refrigerante 134a é de 7.96   k g / m i n .
  2. Portanto, a transferência de calor entre o trocador de calor e seus arredores é de 8.07   k J / m i n .
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