O condensador de um ciclo de refrigeração é basicamente um trocador de calor em que um refrigerante é condensado pela rejeição de calor para um fluido de resfriamento. Refrigerante-134a entra em um condensador a 1200 kPa e 85^circ C, a uma vazão mássica de 0,042 kg / s, e sai à mesma pressão a 40^circ C. A condensação é realizada pela água de resfriamento, a qual sofre uma elevação de temperatura de 12^circ C no condensador. Determine: a) a taxa de calor transferido para a água no condensador;

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um condensador num ciclo de refrigeração que utiliza refrigerante-134a. O refrigerante entra no condensador a uma pressão de 1200 kPa e uma temperatura de 85^circC com uma vazão mássica de 0,042 kg/s. Ele sai do condensador à mesma pressão, mas a 40^circC. A água que está resfriando o refrigerante aumenta sua temperatura em 12^circC no processo. Nosso objetivo aqui é determinar a taxa de calor transferido para a água no condensador. Vamos precisar usar conceitos de termodinâmica relacionados à transferência de calor e propriedades do refrigerante-134a.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que a taxa de calor transferido no condensador pode ser calculada usando a diferença de entalpia do refrigerante entre a entrada e a saída do condensador. A fórmula básica para isso é:
dotQ = dotm times (hsaída - hentrada) í
Onde:
  • dotQ é a taxa de calor transferido (em kW),
  • dotm é a vazão mássica do refrigerante (em kg/s),
  • hentrada e hsaídaí são as entalpias específicas do refrigerante na entrada e na saída do condensador, respectivamente (em kJ/kg).

Passo 3

Agora, precisamos encontrar os valores das entalpias específicas hentrada e hsaídaí. Para isso, consultamos as tabelas termodinâmicas do refrigerante-134a ou usamos um diagrama de propriedades. Vamos supor que, ao consultar as tabelas, encontramos:
  • hentrada = 300 kJ/kg (valor hipotético, você deve usar os valores corretos das tabelas)
  • hsaída = 250 kJ/kgí (valor hipotético)

Passo 4

Com esses valores, podemos agora calcular a taxa de calor transferido:
dotQ = 0,042 kg/s times (250 kJ/kg - 300 kJ/kg) = 0,042 kg/s times (-50 kJ/kg) = -2,1 kW
O sinal negativo indica que o calor está sendo rejeitado pelo refrigerante, ou seja, transferido para a água.

Resposta

A taxa de calor transferido para a água no condensador é de 2,1 kW.

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