Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 71
Refrigerante-134a entra na válvula de expansão de um sistema de refrigeração a 160 psia como líquido saturado e sai a 30 psia. Determine as variações de temperatura e de energia interna ao longo da válvula.
Passo 1
Temos que o balanço de energia pode ser dado por:
Adotando a válvula estranguladora como sistema, temos as seguintes considerações:
- A válvula opera em regime permanente, ;
- A válvula é adiabática,
- A diferença de velocidades e altura entre as correntes são desprezíveis,
- Não há trabalho realizado,
Assim, o balanço de energia para a válvula fica da seguinte forma:
Passo 2
Temos que na entrada da válvula o R-134a entra como líquido saturado a uma pressão de 160 psia, vamos analisar a tabela A-11E no final do livro que é referente as propriedades do R-134a nas unidades inglesas.
Analisando a tabela encontramos que a 160 psia o R-134a se encontra a uma temperatura de 109,5 °F, possui uma entalpia de e energia interna de .
Passo 3
Pelo balanço de energia, temos que , assim, vamos encontrar a temperatura e a energia interna que ele possui quando estiver com uma pressão de 30 psia. Ao analisar a tabela, vemos que a temperatura do R-134a a 30 psia é de 15,37 °C e:
Note que , logo, temos uma mistura saturada, assim:
Agora, com o título da mistura saturada conseguimos calcular a energia interna final do R-134a, assim, consultando a tabela e usando a seguinte expressão, temos:
Passo 4
Agora, conseguimos calcular as variações de temperatura e de energia interna ao longo da válvula, assim:
Resposta
Assim, teremos uma queda na temperatura de 94,13 °F e uma queda na energia interna de 3,041 Btu/lbm.