Enunciado

Refrigerante 134a é utilizado como fluido de trabalho em um ciclo de refrigeração por compressão de vapor ideal que opera em regime permanente. O refrigerante entra no compressor a 1,4 bar, –12°C, e a pressão no condensador é de 9 bar. O líquido que sai do condensador está a 32°C. A vazão mássica de refrigerante é de 7 kg/min. Determine

(a) a potência do compressor, em kW.

(b) a capacidade frigorífica, em TR.

(c) o coeficiente de desempenho.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

É dado que:

  • Pressão da entrada do compressor: p 1 = 1,4   b a r
  • Temperatura da entrada do compressor: T 1 = - 12 ° C
  • Pressão no condensador: p 3 = 9   b a r
  • Taxa de vazão mássica do refrigerante: m ˙ = 7   k g / m i n

O diagrama T - s é mostrado abaixo

Passo 3

Das tabelas de R134a superaquecido em p 1 = 1,4   b a r e T 1 = - 12 ° C , temos

h 1 = 236,04 + 243,4 - 236,04 - 12 + 18,80 - 10 + 18,80 = 241,727   k J / k g

s 1 = 0,9322 + 0,9606 - 0,9322 - 12 + 18,80 - 10 + 18,80 = 0,95414   k J / k g ⋅ K

Passo 4

Já que o processo 1-2 é um processo isentrópico, s 1 = s 2 . Em p 2 = p 3 = 9   b a r e s 2 = s 1 = 0,95414   k J / k g ⋅ K , das tabelas superaquecidas. Usando a interpolação

h 2 = 271,25 + 282,34 - 271,25 0,95414 - 0,9217 0,9566 - 0,9217 = 281,558   k J / k g

Líquido saturado sai a temperatura de 32 ° C ,   h 3 = g f ,   32 ° C das tabelas superaquecidas temos

h 3 = 94,39   k J / k g

O processo 3-4 é de estrangulamento

h 4 = h 3 = 94,39   k J / k g

Passo 5

a) A potência do compressor é

W ˙ C = m ˙ h 2 - h 1 = 7 60 281,558 - 241,727

∴ W ˙ C = 4,646   k W

Passo 6

b) A capacidade do refrigerante

Q ˙ e n t = m ˙ h 1 - h 4 = 7 241,727 - 94,39 = 1031,359   k J / m i n

∴ Q ˙ e n t = 1031,359 / 211 = 4,887   t o n

Passo 7

c) O coeficiente de performance

β = Q ˙ e n t W ˙ C = 1031,359 / 60 4,646

∴ β = 3,699

Resposta

a) W ˙ C = 4,646   k W

b) Q ˙ e n t = 1031,359 / 211 = 4,887   t o n

c) β = 3,699

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