Um compressor de um sistema de condicionamento de ar recebe vapor saturado de R-410A a 400 kPa e o comprime até
e
. 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:
Queremos encontrar a vazão mássica (
), 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.