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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 56

Refrigerante-134a entra um compressor adiabático de regime permanente como vapor saturado a 320 kPa e é comprimido para 1.200 kPa. A potência mínima fornecida para o compressor é calculada como 100 kW.

(a) Esboce o diagrama T-s considerando as linhas de saturação para esse processo.

(b) Determine a vazão volumétrica do refrigerante-134a na entrada do compressor, em m 3 /s.

Passo 1

Entendendo o problema:

O problema consiste na compressão adiabática (sem troca de calor) de um refrigerante cujo o estado inicial é o vapor saturado. O processo ocorre em regime permanente. O problema pede o diagrama Temperatura X Entropia para o processo, além da taxa volumétrica. A análise deste problema segue o mesmo raciocínio que a questão 54.

Passo 2

Coletando dados (item B):

Estado inicial:

  • P 1 : 320   K P a
  • X 1 = 1   (só vapor)

Consultando as tabelas A-12 e A-13:

  • h 1 = 251,88   K J / K g
  • S 1 = 0,9301   K J / K g . K
  • V 1 = 0,06360   m 3 / K g

Estado final (após a compressão):

  • P 2 = 1200   K P a
  • S 2 = S 1 = 0,9301   K J / K g . K (processo isentrópico)

Pelas tabelas:

  • h 2 = 279,35   K J / K g

Passo 3

Calculando a taxa volumétrica:

Aplicando o balanço de energia ao sistema, lembrando que o processo é adiabático e o sistema é fechado:

E ˙ e n t r a d a = E ˙ s a í d a (1)

m ˙ h 1 + W ˙ e n t r a d a = m ˙ h 2 (2)

Onde W ˙ e n t r a d a é o trabalho de compressão por unidade de tempo, dado no enunciado como a potência do compressor. Resolvendo a equação (2) então para o fluxo mássico.

m ˙ =   W e n t r a d a ˙ h 2 - h 1 =   100 K w 279,35 - 251,88 K J = 3,640   K g / s

Assim, é possível determinar a vazão volumétrica na entrada pelo produto do fluxo mássico pelo volume específico na entrada.

V 1 = m ˙ V 1 =   ( 3,640   K g / s )   .   ( 0,06360   m 3 / K g )   = 0,232   m 3 / s

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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