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:
O coeficiente de desempenho do ciclo;
Um ciclo ideal de compressão mecânica de vapor utiliza refrigerante
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
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:
Para resolver vamos precisar:
- Identificar cada estado e pegar
e nas tabelas de R-134a. - Calcular o COP via
Passo 2
Determinar as propriedades em cada estado usando as tabelas do R-134a:
-
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.
- É vapor saturado com
-
Estado 2 (saída do compressor):
- Compressão isentrópica
. - A
kPa e , na tabela de vapor superaquecido, obtém-se kJ/kg.
- Compressão isentrópica
-
Estado 3 (saída do condensador):
- Líquido saturado a
°C. - Nas tabelas de saturado, a 25 °C o líquido tem
kJ/kg.
- Líquido saturado a
-
Estado 4 (pós-expansão):
- Válvula de expansão é isoentalpática
kJ/kg.
- Válvula de expansão é isoentalpática
Passo 3
Calcular o coeficiente de desempenho (COP) do ciclo ideal:
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
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.
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.