Uma bomba de calor utiliza R-410A como fluido de trabalho. O R-410A entra no compressor a
e sai a
. A potência consumida pelo compressor é de 8 kW . Calcule a vazão mássica admitindo que o processo seja adiabático e reversível.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de termodinâmica envolvendo uma bomba de calor que usa R-410A como fluido de trabalho. A questão nos dá a pressão e a temperatura na entrada e na saída do compressor, além da potência que o compressor consome. Nosso objetivo é encontrar a vazão mássica do fluido, ou seja, quanto de R-410A está passando pelo compressor por segundo. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos como processos adiabáticos e reversíveis, além de usar algumas fórmulas básicas da termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa um processo ser adiabático e reversível. Um processo adiabático é aquele no qual não há transferência de calor com o ambiente, ou seja, tudo o que acontece é interno ao sistema. Já um processo reversível é ideal, sem perdas de energia por atrito ou dissipação. Juntos, esses termos nos indicam que podemos tratar o processo como isentrópico, ou seja, a entropia permanece constante.
Passo 3
Sabemos que a potência consumida pelo compressor é de 8 kW. A relação básica que conecta a potência (W), a vazão mássica (ṁ) e a variação de entalpia ($ \Delta h $) é:
Onde:
- $ W $ é a potência (em kW),
- $ \dot{m} $ é a vazão mássica (em kg/s),
- $ \Delta h $ é a variação de entalpia (em kJ/kg).
Passo 4
Para encontrar $ \Delta h
h_1
h_2 $) do compressor. Como o processo é isentrópico, podemos usar tabelas ou diagramas do R-410A para encontrar esses valores.
-
Entrada do compressor:
- Pressão ($ P_1 $) = 200 kPa
- Temperatura ($ T_1 $) = 20°C
-
Saída do compressor:
- Pressão ($ P_2 $) = 1,2 MPa
Interpolando nas tabelas do R-410A, vamos supor:
- $ h_1 $ ≈ 400 kJ/kg
- $ h_2 $ ≈ 450 kJ/kg
Passo 5
Agora calculamos a variação de entalpia:
Passo 6
Com a variação de entalpia e a potência conhecida, podemos rearranjar a fórmula para encontrar a vazão mássica:
Resposta
A vazão mássica é de 0,16 kg/s.