Uma bomba de calor utiliza o R-134a como fluido de trabalho. O R-134a entra no compressor a
e sai a 1 MPa . A potência consumida pelo compressor é de 4 kW . Calcule a vazão mássica admitindo que o compressor seja adiabático e reversível.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma bomba de calor usando R-134a como fluido de trabalho. O R-134a entra no compressor com uma pressão de 150 kPa e temperatura de -10°C, sai com 1 MPa, e a potência do compressor é de 4 kW. Nosso objetivo é calcular a vazão mássica, assumindo que o compressor é adiabático e reversível. Para isso, vamos precisar entender conceitos de termodinâmica como processos adiabáticos, propriedades dos fluidos refrigerantes e a relação entre potência, entalpia e vazão mássica.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os estados inicial e final do fluido no compressor. No estado 1, temos pressão
e temperatura
. No estado 2, a pressão é
. Como o processo é adiabático e reversível (isoentrópico), a entropia permanece constante, ou seja,
.
Passo 3
Agora, precisamos encontrar as entalpias nos estados 1 e 2. Para isso, usamos as tabelas do R-134a ou um diagrama de Mollier. No estado 1, com
e
, encontramos a entalpia específica
.
Passo 4
Como o processo é isoentrópico, temos
. Com a pressão no estado 2 sendo
, usamos a entropia
para encontrar a entalpia específica
no estado 2.
Passo 5
Com as entalpias
e
conhecidas, podemos usar a relação da potência do compressor:
Onde
é a potência (4 kW) e
é a vazão mássica que queremos encontrar. Rearranjando a equação:
Resposta
Após calcular as entalpias
e
a partir das tabelas do R-134a, substituindo na fórmula acima, a vazão mássica
é aproximadamente 0,015 kg/s.