Uma bomba de calor utiliza o R-134a como fluido de trabalho. O R-134a entra no compressor a 150 kPa e-10^circ C 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 dotW = dotm times (h2 - h1) e dotm = dotWh2 - h1 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.

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