1. R-410a entra no evaporador (trocador de calor de baixa temperatura) de uma unidade de ar-condicionado a -20 ^circ C, x=28 %, e o deixa a -20 ^circ C, x=1. O COP é de 1,5 e a vazão mássica de fluido é 0,003 kg / s. Determine a potência mecânica líquida requerida.

Passo 1

O enunciado fala de um ciclo de refrigeração com R-410a em que o fluido entra no evaporador (trocador de calor de baixa) a -20,^circC com qualidade x1=0,28 e sai a -20,^circC como vapor saturado ( x2=1). A vazão mássica é dot m=0,003 kg/s e o COP do ciclo é 1,5.
Conteúdo: balanço de energia no evaporador e definição de COP. Vamos precisar das entalpias de líquido saturado hf e de vaporização hfg de R-410a a -20,^circC.

Passo 2

Consultando tabela de propriedades de R-410a a -20,^circC, obtemos (valores típicos):
hf = 243,0 kJ/kg, hfg = 193,3 kJ/kg
Daí hg=hf+hfg=243,0+193,3=436,3 kJ/kg

Passo 3

A entalpia de entrada ao evaporador é
h1=hf+x1,hfg =243,0 + 0,28times193,3 =243,0 + 54,1 =297,1 kJ/kg
A entalpia de saída ( x2=1) é
h2=hg=436,3 kJ/kg

Passo 4

O calor absorvido no evaporador por segundo é
dot QL =dot m,(h2-h1) =0,003,(436,3 - 297,1) =0,003times139,2 =0,4176 kW

Passo 5

Pela definição de COP,
COP = dot QLdot Wlíq Longrightarrow dot Wlíq =dot QLCOP =0,41761,5 =0,2784 kW íí

Resposta

A potência mecânica líquida requerida é aproximadamente
boxed0,28 kW

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