Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver
analisar as questões: (20 %)
Um ciclo ideal de compressão mecânica de vapor utiliza refrigerante
-134a, com vazão mássica de
se comunica com uma região fria e com uma região quente, onde:
vapor saturado de R-134a entra no compressor, com entropia igual a
. K), onde após um processo isentrópico, a pressão na saída do mesmo é de
(kPa); líquido saturado sai do condensador a uma temperatura de
para entrar na válvula de expansão. Determinar o que se pede e comentar os resultados:
A potência do compressor;
Um ciclo ideal de compressão mecânica de vapor utiliza refrigerante
A potência do compressor;
Passo 1
Beleza, então o que temos aqui é um ciclo ideal de compressão mecânica de vapor usando R-134a. A gente quer achar a potência que o compressor precisa entregar, dado que a vazão mássica é ṁ = 0,08 kg/s.
Conteúdo envolvido: termodinâmica – propriedades do refrigerante (entalpia, entropia), processo isentrópico e uso de tabelas para interpolação.
Para resolver isso vamos precisar:
Conteúdo envolvido: termodinâmica – propriedades do refrigerante (entalpia, entropia), processo isentrópico e uso de tabelas para interpolação.
Para resolver isso vamos precisar:
- Identificar o estado 1 (entrada do compressor): vapor saturado com entropia s₁ = 0,9313 kJ/(kg·K).
- Usar processo isentrópico (s₂ = s₁) até P₂ = 700 kPa para achar h₂.
- Calcular potência: Ẇ = ṁ·(h₂ – h₁).
Passo 2
Estado 1 (entrada do compressor):
– É vapor saturado, logo T₁ = T_sat(P₁).
– Sabemos s₁ = s_g(P₁) = 0,9313 kJ/(kg·K).
Na tabela de vapor saturado de R-134a (tabela de propriedades), a gente procura a pressão P cuja entropia do vapor saturado (s_g) seja 0,9313. Fazendo interpolação entre as linhas da tabela:
P₁ ≃ 270 kPa
h₁ = h_g(P₁) ≃ 265,7 kJ/kg
– É vapor saturado, logo T₁ = T_sat(P₁).
– Sabemos s₁ = s_g(P₁) = 0,9313 kJ/(kg·K).
Na tabela de vapor saturado de R-134a (tabela de propriedades), a gente procura a pressão P cuja entropia do vapor saturado (s_g) seja 0,9313. Fazendo interpolação entre as linhas da tabela:
P₁ ≃ 270 kPa
h₁ = h_g(P₁) ≃ 265,7 kJ/kg
Explicação rápida de teoria:
– Entropia (s) e entalpia (h) de vapor saturado vêm direto das tabelas.
– Interpolação é linear entre dois pontos conhecidos (por exemplo, P = 260 kPa e P = 280 kPa) para ajustar ao nosso valor de s₁.
– Entropia (s) e entalpia (h) de vapor saturado vêm direto das tabelas.
– Interpolação é linear entre dois pontos conhecidos (por exemplo, P = 260 kPa e P = 280 kPa) para ajustar ao nosso valor de s₁.
Passo 3
Estado 2 (saída do compressor):
– Processo isentrópico ⇒ s₂ = s₁ = 0,9313 kJ/(kg·K).
– P₂ = 700 kPa.
Agora vamos à tabela de superaquecido de R-134a a 700 kPa. Lá temos s e h em várias temperaturas. Nas linhas a T = 30 °C e 40 °C achamos:
em 30 °C: s = 0,8964, h = 293,98
em 40 °C: s = 0,9506, h = 304,90
Fazendo interpolação para s₂ = 0,9313:
T₂ ≃ 36,4 °C
h₂ ≃ 301,0 kJ/kg
– Processo isentrópico ⇒ s₂ = s₁ = 0,9313 kJ/(kg·K).
– P₂ = 700 kPa.
Agora vamos à tabela de superaquecido de R-134a a 700 kPa. Lá temos s e h em várias temperaturas. Nas linhas a T = 30 °C e 40 °C achamos:
em 30 °C: s = 0,8964, h = 293,98
em 40 °C: s = 0,9506, h = 304,90
Fazendo interpolação para s₂ = 0,9313:
T₂ ≃ 36,4 °C
h₂ ≃ 301,0 kJ/kg
Teoria aplicada:
– Processo isentrópico: a entropia do refrigerante não muda no compressor ideal.
– Para um par (P, s) no superaquecido, a gente interpola na tabela para achar h.
– Processo isentrópico: a entropia do refrigerante não muda no compressor ideal.
– Para um par (P, s) no superaquecido, a gente interpola na tabela para achar h.
Passo 4
Agora que temos h₁ e h₂, a potência do compressor é
Substituindo:
Resposta
A potência do compressor é aproximadamente 2,82 kW.