Em uma bomba de calor por compressão de vapor de HFC-134a, o compressor tem eficiência de
, o condensador fornece líquido a
e 1 MPa , o evaporador fornece vapor saturado a
e a potência de aquecimento é
. Calcule as propriedades termodinâmicas de todas as correntes, a vazão mássica do refrigerante, a taxa de trabalho e o coeficiente de desempenho da máquina.
Passo 1
Resumo do enunciado e conteúdo
Temos um ciclo de bomba de calor por compressão de vapor usando R-134a. O evaporador fornece vapor saturado a (estado 1), o compressor opera com eficiência isentrópica
elevando a pressão até
(estado 2), o condensador rejeita calor e entrega líquido sub-resfriado a
e
(estado 3), e o fluido sofre expansão isotérmica até a pressão do evaporador (estado 4). A potência de aquecimento no condensador é
Temos um ciclo de bomba de calor por compressão de vapor usando R-134a. O evaporador fornece vapor saturado a
Vamos determinar: propriedades termodinâmicas de
, vazão mássica
, potência do compressor
e coeficiente de desempenho
. Usaremos tabelas de refrigerante para R-134a e, no sub-resfriamento,
.
Passo 2
Propriedades no estado 1 (saída do evaporador)
T –
C ⇒ P
(–
C)
MPa. Vapor saturado:
T
Passo 3
Compressão até
com
Isentrópico: , P
MPa. Das tabelas superaquecidas em P
MPa e
,
Isentrópico:
Como
Estimamos
.
Passo 4
Condensador e saída sub-resfriada (estado 3)
T C, P
MPa, líquido sub-resfriado.
Usamos
T
Usamos
e
Passo 5
Expansão isotérmica (estado 4)
Válvula de expansão: , P
P1. Como vapor e líquido coexistem a –
C, a qualidade é
Válvula de expansão:
Passo 6
Vazão mássica
No condensador, , então
No condensador,
Passo 7
Potência do compressor
Passo 8
Coeficiente de desempenho
Resposta
Estado 1:
,
,
,
.
Estado 2: ,
,
.
Estado 3: ,
,
,
.
Estado 4: ,
,
,
.
,
,
.
Estado 2:
Estado 3:
Estado 4: