Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver e analisar as questões: (20 %)
Um ciclo ideal de compressão mecânica de vapor utiliza refrigerante R-134a, com vazão mássica de 0 , 0 8(kg / s) se comunica com uma região fria e com uma região quente, onde: O vapor saturado de R-134a entra no compressor, com entropia igual a 0,9313(kJ / kg. K), onde após um processo isentrópico, a pressão na saída do mesmo é de 7 0 0 (kPa); líquido saturado sai do condensador a uma temperatura de 25( ^circ C) para entrar na válvula de expansão. Determinar o que se pede e comentar os resultados:
O coeficiente de desempenho do ciclo;

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que o enunciado pede. Temos um ciclo ideal de compressão mecânica de vapor usando R-134a, com vazão mássica de 0,08 kg/s.
  • Estado 1: vapor saturado entra no compressor, com entropia COP ;=;dot Qrm indot Wrm net = h1 - h4h2 - h1 kJ/(kg·K).
  • Processo 1–2: compressão isentrópica até kPa.
  • Estado 3: após condensador sai líquido saturado a °C.
  • Processo 3–4: expansão isentrópica (na válvula), e volta ao evaporador.
Conteúdo da matéria: análise de ciclo de refrigeração, tabelas de propriedades termodinâmicas do R-134a, entalpia e entropia, definição de coeficiente de desempenho (COP).
Para resolver vamos precisar:
  1. Identificar cada estado e pegar e nas tabelas de R-134a.
  2. Calcular o COP via

Passo 2

Determinar as propriedades em cada estado usando as tabelas do R-134a:
  1. Estado 1 (entrada do compressor):
    • É vapor saturado com kJ/(kg·K).
    • Nas tabelas, isso corresponde a °C e kPa.
    • Da tabela de saturado, lemos kJ/kg.
  2. Estado 2 (saída do compressor):
    • Compressão isentrópica .
    • A kPa e , na tabela de vapor superaquecido, obtém-se kJ/kg.
  3. Estado 3 (saída do condensador):
    • Líquido saturado a °C.
    • Nas tabelas de saturado, a 25 °C o líquido tem kJ/kg.
  4. Estado 4 (pós-expansão):
    • Válvula de expansão é isoentalpática kJ/kg.

Passo 3

Calcular o coeficiente de desempenho (COP) do ciclo ideal:
COP ;=;h1 - h4h2 - h1 =;390,7 - 108,5432,1 - 390,7 =;282,241,4 approx 6,81
Teoria aplicada:
  • A diferença é a efetiva refrigerada retirada no evaporador (efeito frigorífico).
  • A diferença é o trabalho de compressão por kg de fluido.
  • O COP é a razão entre efeito frigorífico e trabalho de compressor.

Resposta

O coeficiente de desempenho do ciclo ideal de compressão de R-134a (nessas condições) é aproximadamente
COP ;approx; 6,8
Comentário rápido:
Esse valor é bem alto porque consideramos um ciclo ideal (sem perdas, compressão perfeitamente isentrópica e condensação/evaporação reversíveis). Na prática, o COP real fica bem abaixo disso, mas serve de limite máximo de desempenho.

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