Um sistema de ar condicionado é ilustrado na Fig. P4.75, no qual o ar escoa sobre tubos através dos quais flui Refrigerante 134a . O ar entra com uma vazão volumétrica de a 32°C, 1 bar e sai a 22°C, 0,95 bar. O refrigerante entra nos tubos a 5 bar com um titulo de e sai a 5 bar, 20°C. Ignorando a transferência de calor na superfície extrema do ar condicionado e desprezando os efeitos das energia cinética e potencial determine, considerando regime permanente,
- A vazão mássica do refrigerante, em kg/min.
- A taxa de transferência de calor, em kJ/min, entre o ar e o refrigerante.
Passo 1
Faaaaaaaaala galera, bora para mais um?
(a)
Escreveremos a equação de equilíbrio da taxa de energia para o bico em estado estacionário .
é a transferência de calor entre o sistema de refrigeração e o ambiente.
é a transferência de trabalho.
é a transferência de massa do ar.
é a taxa de fluxo de massa do Refrigerante 134a.
é a entalpia especifica do ar na entrada.
é a entalpia específica do ar na saída.
é a entalpia especifica de entrada do refrigerante.
é a entalpia específica na saída do refrigerante .
é a velocidade do ar na entrada.
é a velocidade do ar na saída.
é a velocidade do Refrigerante 134a na entrada.
é a velocidade do Refrigerante 134a na saída.
é a energia potencial do ar na entrada.
é a energia potencial do ar na saída.
é a energia potencial do Refrigerante 134a na entrada.
é a energia potencial do Refrigerante 134a na entrada.
Passo 2
Neste caso, a transferência de trabalho entre o sistema de refrigeração e o ambiente é zero. Negligenciando os seguintes termos : transferência de calor entre o sistema de refrigeração e o ambiente, a mudança de energia cinética e a mudança de energia potencial na equação (1).
Passo 3
A taxa de fluxo de massa do ar pode ser calculada, usando a seguinte fórmula:
Passo 4
Determine o volume específico de ar na entrada usando a equação de gás ideal
Fazendo as devidas substituições, teremos:
Passo 5
Agora iremos fazer algumas substituições na nossa expressão (3)
Passo 6
Calcule a entalpia específica de Refrigerante 134a na entrada usando a seguinte fórmula:
Onde temos que :
é a entalpia específica do refrigerante 134a líquido saturado em
é o calor latente de vaporização do refrigerante 134a
é a qualidade do refrigerante 134a na entrada.
Pela tabela a11 “Propriedades do Refrigerante Saturado 134a (líquido-vapor) : tabela de pressão”, podemos obter a entalpia especifica do líquido saturado e o calor latente de vaporização do Refrigerante 134a .
A entalpia específica do líquido saturado Refrigerante 134a á 5 bar,
Calor latente de vaporização do Refrigerante 134a em 5 bar
Fazendo a substituição teremos:
Passo 7
Pela Tabela A-12 “Propriedades do vapor de refrigerante 134a superaquecido”
A entalpia específica de vapor refrigerante 134a superaquecido á 5 bar e 20°C temos .
Pela Tabela A-22 “Propriedades ideais do ar”. A entalpia específica do ar a 305 K
.
Pela Tabela A-22 “Propriedades ideais do ar”. A entalpia específica do ar a 295 K
.
Passo 8
Substituindo na equação (2).
Portanto, a taxa de fluxo de massa do refrigerante 134a é de .
Passo 9
(b)
Determine a taxa de transferência de calor entre o ar e o refrigerante considerando o volume de controle do refrigerante 134a sozinho e aplique a equação de equilíbrio de energia em estado estacionário.
Negligenciando os seguintes termos : a mudança de energia cinética e a mudança de energia potencial na equação (8), .
Passo 10
Substituindo os valores obtidos
Portanto, a taxa de transferência de calor do refrigerante para o ar é de .
Resposta
- Portanto, a taxa de fluxo de massa do refrigerante 134a é de .
- Portanto, a taxa de transferência de calor do refrigerante para o ar é de .