Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver
analisar as questões: (20 %)
Considerando um ciclo de refrigeração simples no qual o compressor comprime
- 22 a uma vazão de
. A temperatura de evaporação é de
e a pressão de condensação é de
. O superaquecimento é de
e o subresfriamento é de
. O rendimento isentrópico do compressor é de 80 (%). Determinar o que se pede e comentar os resultados:
A capacidade de refrigeração.
Considerando um ciclo de refrigeração simples no qual o compressor comprime
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:
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 ( ).
a) Tabelas de R-22 para obter
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:
-
Estado 1 – saída do evaporador / entrada do compressor:
-
⇒ pressão de evaporação . - Superaquecimento de 7 °C ⇒
.
-
-
Estado 2 – saída do compressor (real)
-
. - Rendimento isentrópico
.
-
-
Estado 3 – saída do condensador / entrada do dessorvedor:
-
. - Condensação até
.
-
-
Estado 4 – saída do condensador (sub-resfriado)
- Sub-resfriamento de 5,07 °C ⇒
.
- Sub-resfriamento de 5,07 °C ⇒
Além disso, vazão volumétrica no compressor é de
.
Passo 3
Calcular a vazão mássica de refrigerante
.
Pelo estado 1 (superaquecido a 17 °C e ), tiramos da tabela de superaquecimento de R-22:
• .
Logo
Pelo estado 1 (superaquecido a 17 °C e
•
Logo
Passo 4
Propriedades no ponto 1:
• ,
• Da tabela: ,
.
•
• Da tabela:
Passo 5
Compressão isentrópica ideal (até
):
-
. - 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 (
):
No evaporador, o fluido absorve calor de
No evaporador, o fluido absorve calor de
Resposta
A capacidade frigorífica do ciclo é aproximadamente