Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver e analisar as questões: (20 %)
Considerando um ciclo de refrigeração simples no qual o compressor comprime R - 22 a uma vazão de 5(m^3 / h). A temperatura de evaporação é de 10( ^circ C) e a pressão de condensação é de 3.000(kPa). O superaquecimento é de 7( ^circ C) e o subresfriamento é de 5,07( ^circ C). O rendimento isentrópico do compressor é de 80 (%). Determinar o que se pede e comentar os resultados:
A capacidade de refrigeração.

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que a questão pede e quais são os conceitos que vamos usar.
Enunciado em miúdos: temos um ciclo de refrigeração simples usando R-22, com as seguintes condições:
  • Vazão volumétrica de refrigerante no compressor: 5 m³/h
  • Temperatura de evaporação: 10 °C
  • Pressão de condensação: 3000 kPa
  • Superaquecimento no evaporador: 7 °C
  • Sub-resfriamento no condensador: 5,07 °C
  • Rendimento isentrópico do compressor: 80 %
O que queremos achar: a capacidade frigorífica (potência de refrigeração) do sistema.
Matéria envolvida: Termodinâmica de ciclos de refrigeração. Vamos usar:
a) Tabelas de R-22 para obter , e ;
b) conceito de eficiência isentrópica do compressor;
c) balanço de energia no evaporador ( ).
Não precisa conhecer nada de cabeça além de como ler as tabelas e aplicar a definição de eficiência e conservação de energia.

Passo 2

Definir os quatro pontos do ciclo e coletar dados iniciais:
  1. Estado 1 – saída do evaporador / entrada do compressor:
    • ⇒ pressão de evaporação .
    • Superaquecimento de 7 °C ⇒ .
  2. Estado 2 – saída do compressor (real)
    • .
    • Rendimento isentrópico .
  3. Estado 3 – saída do condensador / entrada do dessorvedor:
    • .
    • Condensação até .
  4. Estado 4 – saída do condensador (sub-resfriado)
    • Sub-resfriamento de 5,07 °C ⇒ .
Além disso, vazão volumétrica no compressor é de .

Passo 3

Calcular a vazão mássica de refrigerante dot m ;=;dot Vv1 ;=;5 rm m^3/h0,048 rm m^3/kg ;=;104,17 rm kg/h ;=;0,0289 rm kg/s .
Pelo estado 1 (superaquecido a 17 °C e ), tiramos da tabela de superaquecimento de R-22:
.
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Passo 4

Propriedades no ponto 1:
,
• Da tabela: , .

Passo 5

Compressão isentrópica ideal (até h2 ;=; h1 ;+;h2s-h1etac ;=;250 ;+;280 - 2500,80 ;=;250 + 37,5 ;=;287,5;kJ/kg ):
  • .
  • Na tabela superaquecida de R-22, achamos .
Agora o compressor é real, com :

Passo 6

Propriedades no ponto 4 (líquido sub-resfriado a 45,2 °C e 3000 kPa):
  • Da tabela de líquido comprimido: .

Passo 7

Calcular a capacidade frigorífica ( dot Q0 ;=;dot m,(h1 - h4) ;=;0,0289;rm kg/stimes(250 - 190);rm kJ/kg ;=;0,0289times60 ;=;1,73;kW ):
No evaporador, o fluido absorve calor de

Resposta

A capacidade frigorífica do ciclo é aproximadamente
boxeddot Q0 approx 1,73 kW

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