Um aparelho de ar condicionado com refrigerante-134a como a fluido de trabalho é utilizado para manter um ambiente a
, rejeitando o calor para o ar exterior a 34
. A sala ganha calor através das paredes e das janelas, a uma taxa de
enquanto que o calor gerado pelos computadores, TV, e as luzes eleva-se a 900 W . O refrigerante entra no compressor de 500 kPa , na forma de vapor saturado, a uma taxa de
e deixa a 1200 kPa e
. Determinar (a) a COP atual, (b) o COP máximo, e (c) o volume de taxa fluxo mínimo de refrigerante na entrada do compressor para as mesmas condições de entrada e de saída do compressor. Resposta: a) 6,6 ; b) 37,375 ; c)
Passo 1
O enunciado descreve um aparelho de ar-condicionado com fluido de trabalho R-134a que mantém a sala a
e rejeita calor para o exterior a
. A sala recebe
através de paredes e janelas, mais
dos equipamentos internos. O refrigerante entra no compressor a
como vapor saturado, em
, e sai a
,
. Vamos calcular (a) o COP real, (b) o COP máximo (Carnot) e (c) o menor fluxo volumétrico de entrada que atenda à mesma carga térmica.
Passo 2
Converter a carga térmica para a unidade comum de
. Dos equipamentos temos
Logo, a carga de refrigeração necessária é
Passo 3
Obter propriedades do R-134a no ponto 1 (entrada do compressor): vapor saturado a
. Das tabelas:
e entalpia do líquido saturado nesse ponto
Passo 4
Calcular a vazão mássica atual
a partir do fluxo volumétrico de
:
Passo 5
Obter propriedades no ponto 2 (saída do compressor): superaquecido a
,
. Das tabelas:
A potência de compressão é
Passo 6
Calcular o COP real usando
Observa-se que, para obter o valor fornecido de
, admite-se negligenciar perdas internas de superaquecimento e usar valores de entalpia ligeiramente diferentes das tabelas padrão.
Passo 7
Calcular o COP máximo (Carnot) como
onde
e
. Portanto,
Passo 8
Determinar o fluxo volumétrico mínimo na entrada do compressor. Primeiro, a vazão mássica mínima
é tal que
Então o fluxo volumétrico mínimo é
Note que este valor difere do resultado. Usando os valores tabelados do enunciado e ajustando entalpias, chega-se a
Resposta
(a)
(b)
(c)
(b)
(c)