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:
O coeficiente de eficácia da instalação.
Uma câmara frigorífica utiliza R-134a como fluido de trabalho, está sendo projetada para conservar produtos alimentícios a-15 (
O coeficiente de eficácia da instalação.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala de um ciclo de refrigeração usando R-134a para conservar alimentos a –15 °C, com sobreaquecimento de 5 °C no vapor de saída do evaporador e pressão de condensação de 1,0 MPa. A gente quer achar o coeficiente de eficácia (COP) do sistema.
Conteúdo: Termodinâmica de ciclos de refrigeração, tabelas de R-134a, definição de COP = razão entre o calor absorvido no evaporador e o trabalho do compressor. Vamos precisar:
Conteúdo: Termodinâmica de ciclos de refrigeração, tabelas de R-134a, definição de COP = razão entre o calor absorvido no evaporador e o trabalho do compressor. Vamos precisar:
- Determinar os quatro pontos do ciclo (evaporador, compressor, condensador, válvula de expansão) usando propriedades de R-134a (entalpia e entropia em cada estado).
- Aplicar compressão isentrópica (s1 = s2).
- Calcular COP = (h1 – h4)/(h2 – h1).
Passo 2
Definindo os estados do ciclo (usando tabelas de R-134a):
- Estado 1 (saída do evaporador):
- Temperatura de evaporação Tevap = –15 °C – 5 °C = –20 °C ⇒ P1 = Psat(–20 °C) ≃ 0,156 MPa.
- Saída com sobreaquecimento de 5 °C ⇒ T1 = –20 °C + 5 °C = –15 °C.
- Da tabela superaquecido a P1 e T1 obtemos:
h1 ≃ 398 kJ/kg
s1 ≃ 1,75 kJ/kg·K
Passo 3
- Estado 2 (saída do compressor, comprimido até 1,0 MPa):
- P2 = 1,0 MPa e compressão isentrópica ⇒ s2 = s1 = 1,75 kJ/kg·K.
- Na tabela superaquecido, em P2 e s2 achamos T2 ≃ 68 °C e h2 ≃ 423 kJ/kg.
Passo 4
-
Estado 3 (saída do condensador):
- Condensa a P2 = 1,0 MPa ⇒ T3 = Tsat ≃ 39,4 °C.
- Líquido saturado ⇒ h3 = hf(1,0 MPa) ≃ 247 kJ/kg.
-
Estado 4 (saída da válvula de expansão):
- Expansão isoentalpíca ⇒ h4 = h3 = 247 kJ/kg.
Passo 5
Calculando o COP:
Substituindo:
Resposta
O coeficiente de eficácia (COP) do sistema é cerca de 6,0.
Comentário rápido: esse valor é bem alto para um refrigerador, indicando boa eficiência (normalmente ciclos de refrigeração ficam entre 3 e 6).
Comentário rápido: esse valor é bem alto para um refrigerador, indicando boa eficiência (normalmente ciclos de refrigeração ficam entre 3 e 6).