6.35 Líquido saturado de R-410A a 25{ }^{\circ} \mathrm{C} é estrangulado até 400 kPa num refrigerador. Qual é a temperatura na descarga? Determine o aumento percentual na vazão volumétrica decorrente desse estrangulamento.

Passo 1

O enunciado descreve um líquido saturado de R-410A a 25{}^\circ\text{C} que sofre estrangulamento (processo isentalpico) até P_{2}=400\\ \text{kPa}.
Conteúdo: expansão isotérmica (throttling) de refrigerante, uso de tabelas de propriedades para obter entalpia e volume específico, cálculo de qualidade no ponto 2 e variação de volume específico.

Passo 2

Estado 1 ( P_{1}, líquido saturado a 25{}^\circ\text{C}):
Pela tabela de R-410A saturado a 25{}^\circ\text{C}:
h_{1}=h_{f}(25{}^\circ\text{C})=247{,}47\\ \text{kJ/kg},\quad v_{1}=v_{f}(25{}^\circ\text{C})=0{,}000777\\ \text{m}^3/\text{kg}.

Passo 3

Estrangulamento é isentalpico, logo
h_{2}=h_{1}=247{,}47\\ \text{kJ/kg},
e no ponto 2 temos P_{2}=400\\ \text{kPa}. Esse é o ponto de saturacão do fluido resultante, portanto
T_{2}=T_{\mathrm{sat}}(400\\ \text{kPa}).
Da tabela de R-410A saturado a 400\\ \text{kPa}:
T_{2}=-16{,}7{}^\circ\text{C},\quad h_{f2}=151{,}31\\ \text{kJ/kg},\quad h_{g2}=393{,}52\\ \text{kJ/kg}, v_{f2}=0{,}000701\\ \text{m}^3/\text{kg},\quad v_{g2}=0{,}05125\\ \text{m}^3/\text{kg}.
Qualidade depois da válvula:
x_{2}=\frac{h_{2}-h_{f2}}{h_{g2}-h_{f2}} =\frac{247{,}47-151{,}31}{393{,}52-151{,}31} =0{,}397.

Passo 4

Volume específico no ponto 2 (mistura):
v_{2}=(1-x_{2})\,v_{f2}+x_{2}\,v_{g2} =0{,}603\cdot0{,}000701+0{,}397\cdot0{,}05125 =0{,}02076\\ \text{m}^3/\text{kg}.
A vazão volumétrica por kg/s cresce de v_{1} para v_{2}. O aumento percentual é
\frac{v_{2}-v_{1}}{v_{1}}\times100\% =\frac{0{,}02076-0{,}000777}{0{,}000777}\times100\% \approx2572\%.

Resposta

Temperatura de descarga: -16{,}7{}^\circ\text{C}.
Aumento percentual na vazão volumétrica: 2572\%.

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