Em um compressor que opera em regime permanente, R-134a entra no estado de vapor saturado a 2 bars e com vazão volumétrica de 1,9 times 10^-3 m^3 / s. O refrigerante é comprimido até 8 bars através de um processo internamente reversível. Os estados visitados pelo R-134a durante esse processo podem ser descritos pela equação p v^1.05= const. Desprezando efeitos de energia cinética e de energia potencial gravitacional, determine:
A taxa de transferência de calor, em kW .

Passo 1

Beleza, a gente tem um compressor operando em regime permanente, usando R-134a. O refrigerante entra como vapor saturado a 2 bar com vazão volumétrica de p,v^1,05 = constante, e sai comprimido a 8 bar num processo internamente reversível que obedece
Queremos a taxa de calor (kW).
Conteúdo: primeira lei de termodinâmica para fluxo permanente e processo politrópico. Vamos precisar de tabelas de propriedades (saturado e superaquecido) do R-134a.

Passo 2

Primeiro, identificamos o estado 1 (entrada):
  • v1 = vg(2,bar) approx 0,09963,m^3/kg, h1 = hg(2,bar) approx 398,8,kJ/kg ,bar, vapor saturado → da tabela:
Estado 2 (saída): ,bar e constante.

Passo 3

Calcular a vazão mássica dot m = dot Vv1 = 1,9times10^-30,09963 approx 0,0191,kg/s :

Passo 4

A charada do processo politrópico é achar p1,v1^,1,05=p2,v2^,1,05 longrightarrow v2 =l(p1p2r)^!1/1.05v1 approx 0,0266,m^3/kg . Da relação

Passo 5

Como h2 approx 393,6,kJ/kg , o fluido sai superaquecido. Na tabela superaquecida do R-134a para 8 bar e interpolamos e achamos

Passo 6

Agora, trabalho politrópico por kg:
w = integral p,dv =p2v2 - p1v11-n =800cdot0,0266 - 200cdot0,099631-1,05 approx -27,1,kJ/kg
(O sinal negativo diz que o trabalho é feito sobre o fluido.)

Passo 7

Aplicando a primeira lei no meio de controle (por kg):
q = h2 - h1 + w =393,6 - 398,8 -27,1 approx -32,3,kJ/kg
A taxa de calor é dot Q = 0,0191 times (-32,3) approx -0,62,kW :

Resposta

A taxa de transferência de calor é (ou seja, aproximadamente 0,62 kW de calor removido do compressor).

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