Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver e analisar as questões: (20 %)
Uma instalação frigorífica opera segundo o ciclo padrão de compressão mecânica de vapor utilizando refrigerante R-134 a, desenvolve 65(kW) de refrigeração, operando a uma temperatura de evaporação de - 10( ^circ C) e uma temperatura de condensação de 38( ^circ C).
Determinar o que se pede e comentar os resultados:
O calor rejeitado para o ambiente externo pelo condensador, em (kW);

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que temos um ciclo de refrigeração por compressão de vapor usando R-134a. Ele tira 65 kW de calor lá de dentro (temperatura de evaporação –10 °C) e joga pra fora num condensador a 38 °C. A parada é achar quanto de calor sai pelo condensador, em kW.
Conteúdo: Termodinâmica de ciclos de refrigeração (equilíbrio de energia e propriedades do fluido nos estados).
O que vamos precisar:
  1. Valores de entalpia e entropia do R-134a nas condições de evaporação e condensação (tabelas).
  2. Conceito de processo isentrópico (compressão ideal).
  3. Balanço de energia no evaporador e no condensador.

Passo 2

Primeiro, pegamos na tabela de R-134a, à pressão de saturação correspondente a –10 °C (evaporação):
– estado 1 (vapor saturado a –10 °C):
h1 = 395,8 kJ/kg, s1 = 1,732 kJ/(kgcdot K)
Isso representa a entalpia e a entropia do vapor que entra no compressor.

Passo 3

Depois, estado 3 é o fluido depois do condensador, ou seja, líquido saturado a 38 °C. Da tabela de R-134a:
h3 = 90,09 kJ/kg
Na expansão subsequente (válvula), a entalpia não muda, então .

Passo 4

No compressor a gente assume compressão isentrópica, então
s2 = s1 = 1,732 kJ/(kgcdot K)
Agora vai na tabela de superaquecido de R-134a, procura na pressão de condensação (saturação a 38 °C) o ponto onde h2 approx 417,5 kJ/kg . Fazendo interpolação, acha-se:

Passo 5

Com a entalpia de entrada e saída do evaporador, o fluxo mássico dot QL = dot m,(h1 - h4) Longrightarrow dot m = 65 kW,395,8 - 90,09,kJ/kg = 65305,71approx 0,2126 kg/s sai de

Passo 6

O trabalho do compressor é
WC = dot m,(h2 - h1) = 0,2126,(417,5 - 395,8) = 0,2126times21,7approx 4,61 kW
E o calor rejeitado no condensador é o calor extra vindo do evaporador mais esse trabalho:
dot QH = dot QL + WC = 65 + 4,61 = 69,61 kW

Resposta

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