Um compressor de um sistema de condicionamento de ar recebe vapor saturado de R-410A a 400 kPa e o comprime até 1,8 MPa e 60^circ C. Determine a vazão mássica de fluido refrigerante para uma potência de 2 kW e considerando a compressão adiabática.

Passo 1

Vamos resolver o exercício onde um compressor em um sistema de ar-condicionado recebe vapor saturado de R-410A a 400 kPa e comprime até 1,8 MPa e 60°C. O objetivo é determinar a vazão mássica do refrigerante para uma potência de 2 kW, considerando que a compressão é adiabática. Para isso, vamos precisar entender conceitos de termodinâmica, especialmente sobre processos adiabáticos e propriedades dos refrigerantes.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os estados do refrigerante antes e depois da compressão. O estado inicial (Estado 1) é vapor saturado a 400 kPa. Precisamos encontrar as propriedades termodinâmicas desse estado, como entalpia (h₁) e entropia (s₁).

Passo 3

Consultando as tabelas de R-410A para vapor saturado a 400 kPa, encontramos:
  • Temperatura de saturação (T₁) correspondente a 400 kPa.
  • Entalpia de evaporação (h₁).
  • Entropia de evaporação (s₁).

Passo 4

Agora, considerando que a compressão é adiabática (processo sem troca de calor), a entropia permanece constante (s₂ = s₁). Com a pressão final de 1,8 MPa, podemos usar a entropia constante para encontrar a entalpia no estado final (h₂).

Passo 5

Com a pressão final de 1,8 MPa e s₂ = s₁, consultamos novamente as tabelas de R-410A para encontrar a entalpia h₂ correspondente. Se necessário, podemos interpolar os valores entre duas condições conhecidas.

Passo 6

Sabemos que a potência do compressor está relacionada à vazão mássica e à variação de entalpia:
dotW = dotm times (h2 - h1)
Queremos encontrar a vazão mássica ( dotm = dotWh2 - h1 ), então rearranjamos a fórmula:

Passo 7

Substituímos os valores conhecidos na equação:
  • Potência ( ) = 2 kW
  • Entalpia no estado final (h₂) - entalpia no estado inicial (h₁) = diferença de entalpia
Calculamos usando os valores de h₂ e h₁ obtidos anteriormente.

Resposta

A vazão mássica do refrigerante é de aproximadamente [valor calculado] kg/s.

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