Enunciado

Um tanque com volume interno igual a 2   m 3 e que não está isolado termicamente deve ser carregado com R - 134 a proveniente de uma linha onde o refrigerante escoa a 3   M P a . Inicialmente, o tanque está evacuado e a válvula do tanque é fechada quando a pressão no tanque atinge 3   M P a . A linga de refrigerante está conectada a um compressor adiabático de R - 134 a que é alimentado com o refrigerante a 5 ° C e título igual a 96,5 % . A pressão na seção de descarga do compressor é igual a 3   M P a . Admitindo que o processo de compressão seja reversível, determine o trabalho consumido no compressor numa operação de enchimento do tanque.

Passo 1

E aí, tudo bem?

Se ajeita na cadeira, pegue o lápis, papel e vem comigo resolver essa questão!

Vamos primeiramente analisar os estágios do nosso processo separadamente.

Estágio 1:

T 1 = 5 ° C

x 1 = 0,965

Pela Tabela B.5.1:

s f = 1,0243   k J / k g ⋅ K

s f g = 0,6995   k J / k g ⋅ K

h f = 206,8   k J / k g

h f g = 194,6   k J / k g

Assim:

s 1 = s f + x 1 s f g

s 1 = 1,0243 + 0,965 ⋅ 0,6995

s 1 = 1,6993   k J / k g ⋅ K

E

h 1 = h f + x 1 h f g

h 1 = 206,8 + 0,965 ⋅ 194,6

h 1 = 394,6   k J / k g

Passo 2

Estágio 2:

p 2 = 3   M P a

T 2 = 90 ° C

Sendo adiabático e reversível, ou seja, isentrópico, temos:

s 2 = s 1 = 1,6993   k J / k g ⋅ K

Pela Tabela B.5.1, obtemos:

h 2 = 436,2   k J / k g

Aplicando a equação de energia:

w c = h 1 - h 2

w c = 394,6 - 436,2

w c = - 41,6   k J / k g

Passo 3

Analisando o tanque:

V T = 2   m 3

p T = 3   M P a

Aplicando a equação de energia, temos:

Q + m i h i = m 2 u 2 - m 1 u 1 + m e h e + W

Sendo:

Q = 0

W = 0

m e = 0

m 1 = 0

m 2 = m i

Temos:

u 2 = h i = h 2 = 436,2   k J / k g

Passo 4

Por fim, analisando o estágio de descarga:

p T = 3   M P a

u 2 = 436,2   k J / k g

Pela Tabela B.5.1:

T T = 101,9 ° C

v T = 0,006783   m 3 / k g

Calculando a massa total presente:

m T = V v T = 2 0,006783

m T = 294,84   k g

Passo 5

Como queremos o trabalho específico do compressor, temos que:

- W c = m T ( - w c )

- W c = 294,84 ⋅ ( 41,6 )

- W c = 12295   k J

Viu, já acabamos!

Até a próxima questão!

Resposta

- W c = 12295   k J

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Uma transferência de calor só ocorre quando existe uma diferença de temperatura. Quais são as implicações desta afirmação sobe o comportamento dos motores térmicos reais? O mesmo ocorre com os refrige
Um motor de automóvel é alimentado com ar a 20 ° C e descarrega o ar no ambiente a - 20 °C . O motor não consome combustível e produz um certo trabalho. Analise este motor com a primeira e a segunda l
A eficiência das centrais térmicas aumenta com a queda da temperatura do reservatório térmico onde ocorre a rejeição de calor do ciclo. Porque as centrais não rejeitam calor em reservatórios térmicos
A eficiência das centrais térmicas aumenta com a queda da temperatura do reservatório térmico onde ocorre a rejeição de calor do ciclo. Porque as centrais não rejeitam calor em evaporadores de refrige
A temperatura máxima encontrada nos ciclos da potência das centrais elétricas que consomem carvão é próxima de 600 ° C enquanto que a temperatura máxima encontrada nas turbinas a gás é 1400K . Nós dev