R-134a entra em um compressor no estado de vapor saturado a -5^circ C e sai com uma pressão de 14 bar. O compressor opera em regime permanente e exibe uma eficiência isentrópica de 75 %. Desprezando tanto a troca de calor entre o compressor e o meio como os efeitos de variação de energia cinética e de energia potencial gravitacional, determine:
O trabalho que o compressor realiza sobre o refrigerante, em kJ por kg de R-134a.

Passo 1

Então, o enunciado diz que temos R-134a entrando num compressor como vapor saturado a –5 °C e saindo com pressão de 14 bar. A eficiência isentrópica do compressor é 75 %. A gente despreza calor trocado e energia cinética/potencial.
Conteúdo: Termodinâmica de escoamento estacionário (1ª lei aplicada ao compressor) + definição de eficiência isentrópica.
O que vamos precisar:
  • Propriedades do R-134a (entalpia e entropia) na entrada (estado saturado) e, para o estado isentrópico de saída, em superaquecido a 14 bar.
  • Fórmula de eficiência isentrópica:
  • Equação de trabalho em regime permanente para compressor:

Passo 2

Estado 1 (entrada): vapor saturado a –5 °C.
Da tabela de R-134a para T = –5 °C (saturação):
• P₁ ≃ 1,70 bar
• h₁ ≃ 247,7 kJ/kg
• s₁ ≃ 0,931 kJ/(kg·K)

Passo 3

Estado 2s (isentrópico): comprimimos até P₂ = 14 bar mantendo s₂s = s₁ = 0,931 kJ/(kg·K).
Usando a tabela de superaquecido a 14 bar para achar h₂s em s = 0,931:
• h₂s ≃ 280,1 kJ/kg

Passo 4

Agora a gente ajusta para a eficiência real (75 %):
h2 ;=; h1 ;+; h2s-h1etais ;=; 247,7 ;+;280,1-247,70,75 ;=;247,7 ;+;32,40,75 ;=;247,7 ;+;43,2 ;=;290,9;kJ/kg

Passo 5

Trabalho do compressor (por kg de R-134a):
w ;=; h2 - h1 ;=; 290,9 - 247,7 ;=; 43,2;kJ/kg

Resposta

O compressor realiza cerca de 43,2 kJ de trabalho por kg de R-134a.

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