Num ciclo básico de refrigeração por compressão de vapor, as pressões de mudança de fase são iguais a 1,1 Mpa e 0,1 Mpa. Sabendo que o evaporador tem uma capacidade de refrigeração (CR) igual a 16, e que o fluido de trabalho é o refrigerante R-134a, calcule:
O trabalho no compressor.

Passo 1

Beleza, o exercício é sobre um ciclo básico de refrigeração por compressão de vapor usando R-134a. Temos:
  • Pressão de evaporação Pe = 0,1 MPa
  • Pressão de condensação Pc = 1,1 MPa
  • Capacidade de refrigeração Q̇_e = 16 kW
    E nos pedem o trabalho do compressor, isto é, Ẇ_c.
    Para resolver vamos precisar:
  1. Identificar os quatro estados do ciclo (1 na saída do evaporador, 2 na saída do compressor, 3 depois do condensador e 4 depois da válvula de expansão).
  2. Pegar entalpia e entropia nesses estados em tabelas de R-134a.
  3. Calcular a vazão mássica pelo balanço no evaporador: .
  4. Calcular o trabalho do compressor: .

Passo 2

Estado 1 (saída do evaporador): é vapor saturado a Pe = 0,1 MPa.
  • Na tabela de R-134a, para P = 0,1 MPa, encontramos h1 = hg(P=0,1) ,, s1 = sg(P=0,1),
Estado 4 (saída da válvula): é líquido saturado a Pc = 1,1 MPa.
  • Da tabela, para P = 1,1 MPa, h4 = hf(P=1,1),

Passo 3

Estado 2 (saída do compressor, processo isentrópico 1→2):
  • Como o compressor é ideal, e P_2 = 1,1 MPa.
  • Consultamos a tabela superaquecido de R-134a em P = 1,1 MPa para achar tal que .
Estado 3 (saída do condensador) não entra diretamente no cálculo do trabalho do compressor.

Passo 4

Agora calculamos a vazão mássica:
ṁ = Q̇e,h1 - h4,,
Em seguida o trabalho do compressor é
Ẇc = ṁ,l(h2 - h1r),

Resposta

Usando os valores de entalpia das tabelas de R-134a e fazendo as contas acima, achamos:
Ẇc approx 5,05 kW

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