Enunciado

Um tanque de volume desconhecido é dividido por uma partição. Um lado do tanque contém 0,03 m³ de refrigerante 134a sob a forma de líquido saturado a 1,2 MPa, enquanto o outro lado é evacuado. A partição é removida e o refrigerante ocupa todo o tanque. Considerando que o estado final do refrigerante é de 30 °C e 400 kPa, determine o volume do tanque.

Passo 1

Para resolver este problema, devemos dividi-lo em duas situações: antes e depois da partição ser removida.

No momento anterior à remoção, o compartimento tem um volume de 0,03 m³ de refrigerante 134a como líquido saturado a uma pressão de 1,2 MPa:

No momento posterior à remoção, o refrigerante está a uma temperatura de 30 °C e a uma pressão de 400 kPa, e devemos descobrir qual o volume do tanque a partir do volume específico do refrigerante sob essas condições.

Para a resolução da questão, iremos utilizar as Tabelas A-12 (página 928) e A-13 (929).

Passo 2

Primeiro, devemos calcular o volume específico no estado 1 ( ν 1 ) do refrigerante a partir da tabela A-12 na condição de líquido saturado a uma pressão de 1,2 MPa (ou 1200 kPa):

ν 1   =   0,0008934 m3/kg

Com o valor do volume específico e o valor do volume ocupado pelo líquido no compartimento, é possível calcular a massa de R-134a no sistema:

m   =   V ν 1    =   0,03 m³ 0,0008934 m3/kg   =   33,58 kg

Passo 3

A partir da Tabela A-13, podemos entrar com os dados de pressão e temperatura para encontrar o volume específico no estado 2 ( ν 2 ).

Portanto, a uma pressão de 400 kPa (0,4 MPa) e uma temperatura de 30 °C:

ν 2   =   0,0 56796  m3/kg

Resposta

Assim, com a massa do refrigerante do sistema e com o volume específico no estado 2, é possível calcular o volume do tanque:

V t a n q u e = m ν 2  = ( 33,58 kg )( 0,056796 m3/kg ) = 1,91 m ³

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