Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver
analisar as questões: (20 %)
Uma câmara frigorífica utiliza R-134a como fluido de trabalho, está sendo projetada para conservar produtos alimentícios a-15 (
. Deseja-se que a capacidade de refrigeração seja de 200 ( kW ). A válvula de expansão é ajustada para manter o vapor na saída do evaporador com uma temperatura de superaquecimento
. O condensador é resfriado a ar e opera a 1,0 (MPa). Adotar como valor prático que a diferença entre a temperatura dos alimentos a serem conservados e a de vaporização seja de
. Determinar o que se pede e comentar os resultados:
A vazão mássica através do compressor, em (kg/h);
Uma câmara frigorífica utiliza R-134a como fluido de trabalho, está sendo projetada para conservar produtos alimentícios a-15 (
A vazão mássica através do compressor, em (kg/h);
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que o exercício pede e o que precisamos para resolver.
– Enunciado resumo: temos uma câmara frigorífica que quer manter o alimento a –15 °C, mas o fluido R-134a vai evaporar cerca de 5 °C abaixo (logo o evaporador está a –20 °C). A vazão frigorífica requerida é de 200 kW. O gás sai do evaporador com 5 °C de superaquecimento e o condensador opera a 1,0 MPa.
– Conteúdo: ciclo de refrigeração por compressão de vapor (balanço de energia no evaporador).
– O que vamos precisar:
– Enunciado resumo: temos uma câmara frigorífica que quer manter o alimento a –15 °C, mas o fluido R-134a vai evaporar cerca de 5 °C abaixo (logo o evaporador está a –20 °C). A vazão frigorífica requerida é de 200 kW. O gás sai do evaporador com 5 °C de superaquecimento e o condensador opera a 1,0 MPa.
– Conteúdo: ciclo de refrigeração por compressão de vapor (balanço de energia no evaporador).
– O que vamos precisar:
- Identificar os estados termodinâmicos (pressões e temperaturas).
- Consultar tabelas de R-134a para obter entalpias.
- Usar a fórmula da capacidade frigorífica:
- Isolar a vazão mássica
.
Passo 2
Identificando os estados:
– Estado 1 (saída do evaporador / entrada do compressor): pressão igual à pressão de saturação a –20 °C, com 5 °C de superaquecimento. Então °C.
– Estado 4 (saída da válvula de expansão / entrada no evaporador): entalpia igual à do líquido saturado saindo do condensador, que está a 1,0 MPa.
– Estado 1 (saída do evaporador / entrada do compressor): pressão igual à pressão de saturação a –20 °C, com 5 °C de superaquecimento. Então
– Estado 4 (saída da válvula de expansão / entrada no evaporador): entalpia igual à do líquido saturado saindo do condensador, que está a 1,0 MPa.
Passo 3
Pegar os valores das tabelas de R-134a (saturado e superaquecido):
– A 1,0 MPa (condensador), líquido saturado tem entalpia . Pelas tabelas:
– A 1,0 MPa (condensador), líquido saturado tem entalpia
– A –20 °C, entalpia de vapor saturado
. Para 5 °C de superaquecimento, aproximamos:
(Usei
.)
Passo 4
Agora a capacidade frigorífica por quilo de fluido:
Como a câmara exige
, temos:
Melhor converter corretamente: 200 kW = 200 kJ/s, logo
Resposta
A vazão mássica pelo compressor é de aproximadamente 4 860 kg/h.