Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver e analisar as questões: (20 %)
Uma câmara frigorífica utiliza R-134a como fluido de trabalho, está sendo projetada para conservar produtos alimentícios a-15 ( ^circ C). 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 5,0( ^circ C). 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 5,0( ^circ C). Determinar o que se pede e comentar os resultados:
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:
  1. Identificar os estados termodinâmicos (pressões e temperaturas).
  2. Consultar tabelas de R-134a para obter entalpias.
  3. Usar a fórmula da capacidade frigorífica: dot Qe = dot m,(h1 - h4)
  4. 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.

Passo 3

Pegar os valores das tabelas de R-134a (saturado e superaquecido):
– A 1,0 MPa (condensador), líquido saturado tem entalpia h4 approx 250 rm kJ/kg . Pelas tabelas:
h1 = hg,,-20^circ!C + cp,De
– A –20 °C, entalpia de vapor saturado . Para 5 °C de superaquecimento, aproximamos:
(Usei .)

Passo 4

Agora a capacidade frigorífica por quilo de fluido:
qe = h1 - h4 = 398 - 250 = 148 rm kJ/kg
Como a câmara exige dot m = dot Qeqe = 200 000 rm kJ/h148 rm kJ/kg approx 1351 rm kg/h(ops, convertendo mal veja abaixo), temos:
dot m = 200 rm kJ/s148 rm kJ/kg =1,35 rm kg/s =1,35cdot3600 rm kg/h approx4860 rm kg/h
Melhor converter corretamente: 200 kW = 200 kJ/s, logo

Resposta

A vazão mássica pelo compressor é de aproximadamente 4 860 kg/h.

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