Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver
analisar as questões: (20 %)
Considerando um ciclo de refrigeração operando entre os limites de pressão de 0,8 e
. O fluido refrigerante R-134a deixa
condensador como líquido saturado, passa pela válvula e entra na câmara a 0,34 (MPa). Parte evapora durante o processo e esse vapor é misturado com o refrigerante que deixa o compressor de baixa pressão. A mistura é comprimida no compressor de alta. O líquido da câmara passa por uma válvula e entra no evaporador. deixando-o como vapor saturado. Determinar o que se pede e comentar os resultados:
A fração de refrigerante que evapora na câmara;
Considerando um ciclo de refrigeração operando entre os limites de pressão de 0,8 e
A fração de refrigerante que evapora na câmara;
Passo 1
Então, olha só o que o exercício pede: a gente tem um ciclo de refrigeração com R-134a que opera entre 0,18 MPa (evaporador) e 0,8 MPa (condensador). O fluido sai do condensador como líquido saturado (estado 3), passa por uma válvula até a pressão de 0,34 MPa e entra numa câmara de flash: parte vira vapor (estado 4V) e parte fica líquido (estado 4L). Esse vapor da câmara se mistura com o vapor que sai do compressor de baixa pressão e vai pro compressor de alta; o líquido que sobrou vai pro evaporador e, ao final, vira vapor saturado (estado 1).
Conteúdo: termodinâmica de refrigerantes, entalpia de vaporização e balanço de energia em câmara de flash.
O que precisamos: as entalpias de líquido saturado (h_f) e vapor saturado (h_g) para R-134a nas pressões de 0,8 MPa (entrada da válvula) e 0,34 MPa (na câmara de flash).
Conteúdo: termodinâmica de refrigerantes, entalpia de vaporização e balanço de energia em câmara de flash.
O que precisamos: as entalpias de líquido saturado (h_f) e vapor saturado (h_g) para R-134a nas pressões de 0,8 MPa (entrada da válvula) e 0,34 MPa (na câmara de flash).
Passo 2
Definindo os estados relevantes para o flash:
• Estado 3 (entrada da válvula): líquido saturado a 0,8 MPa, entalpia .
• Após a válvula, entra na câmara a 0,34 MPa e se separa em:
– Estado 4V: vapor saturado a 0,34 MPa, entalpia .
– Estado 4L: líquido saturado a 0,34 MPa, entalpia .
Seja a fração de massa que vaporiza ali.
• Estado 3 (entrada da válvula): líquido saturado a 0,8 MPa, entalpia
• Após a válvula, entra na câmara a 0,34 MPa e se separa em:
– Estado 4V: vapor saturado a 0,34 MPa, entalpia
– Estado 4L: líquido saturado a 0,34 MPa, entalpia
Seja
Passo 3
Aplicamos o balanço de energia na câmara de flash (sem trabalho, sem calor trocado, regime estacionário):
Dividindo tudo por
:
Daí isolamos
:
Passo 4
Agora vamos buscar as entalpias em tabela para R-134a (valores típicos):
•
•
•
•
•
•
Substituindo:
Passo 5
Interpretando: cerca de 19,1 % da massa que entra na câmara de flash evapora lá. O resto (80,9 %) continua líquido para o evaporador.
Resposta
A fração de refrigerante que evapora na câmara é aproximadamente
(ou 19,1 %).