Enunciado

Refrigerante 134a entra no compressor de um ciclo de refrigeração por compressão de vapor ideal como vapor saturado a –10°F (–23,3°C). A pressão no condensador é 160 lbf/in2 (1103,2 kPa). A vazão mássica do refrigerante é 6 lb/min (0,04 kg/s). Esboce graficamente o coeficiente de desempenho e a capacidade frigorífica em TR versus a temperatura de saída no condensador, que varia desde a temperatura de saturação a 160 lbf/in2 até 90°F (32,2°C).

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

Desenhando o diagrama T - s para o processo

Passo 3

Considerando o estado 1 como vapor saturado

Da Tabela 6E “Propriedades de R134a Saturado (Líquido-Vapor)”, as propriedades a temperatura de T 1 = - 10 ° F

h 1 = 100,29   B t u / l b

s 1 = 0,2236   B t u / l b ° R

Considerando o estado 2, s 2 = s 1 . As propriedades a pressão de p 2 = 160   l b f / i n 2

h 2 = 120,48   B t u / l b

Considerando o estado 3 como um líquido saturado. As propriedades a pressão de p 2 = 160   l b f / i n 2

h 3 = 47,65   B t u / l b

Considerando o estado 3-4 é um processo de estrangulamento, h 4 = h 3

h 4 = 47,65   B t u / l b

Passo 4

Calculando o coeficiente de performance

β = h 1 - h 4 h 2 - h 1 = 100,29 - 47,65 120,48 - 100,29

∴ β = 2,61

Passo 5

Calculando a capacidade do refrigerante

Q ˙ e n t = m ˙ h 1 - h 4 = 6 100,29 - 47,65 = 315,84   B t u / m i n 1   t o n 200   B t u / m i n

∴ Q ˙ e n t = 1,58   t o n

Passo 6

Escrevendo o código no EES (Engineering Equation Solver)

"Dados Iniciais"

T1 = -10 [ºF]

p3 = 160 [lbf/in²]

mdot = 6 [lb/min]

"T3 = 109,5 [ºF]"

x1 = 1

"Cálculos das Tabelas"

p1 = Pressure(R134a; T=T1; x=x1)

h1 = Enthalpy(R134a; P=p1; x=x1)

s1 = Entropy(R134a; P=p1; x=x1)

s2 = s1

p2 = p3

h2 = Enthalpy(R134a; P=p2; s=s2)

h3 = Enthalpy(R134a; P=p3; T=T3)

h4 = h3

beta = (h1-h4)/(h2-h1)

Qdotin = mdot * (h1-h4) * (1/200)

Passo 7

Plotando o gráfico do coeficiente de performance ( β ) e a temperatura de saída do condensador ( T 3 )

Plotando o gráfico da capacidade do refrigerante ( Q ˙ e n t ) e a temperatura de saída do condensador ( T 3 )

Passo 8

Como T 3 diminui o ponto 4 no diagrama T - s se move pra esquerda, aumentando a mudança na entalpia específica através do evaporador.

Para taxa de vazão mássica constante, a capacidade de refrigeração aumenta. Também, como a potência do compressor é constante, o coeficiente de performance é maior como a T 3 aumenta.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

Ver Outros Exercícios desse livro