Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver
analisar as questões: (20 %)
Uma instalação frigorífica opera segundo o ciclo padrão de compressão mecânica de vapor utilizando refrigerante
, desenvolve
de refrigeração, operando a uma temperatura de evaporação de -
e uma temperatura de condensação de
.
Determinar o que se pede e comentar os resultados:
O COP da máquina frigorífica;
Uma instalação frigorífica opera segundo o ciclo padrão de compressão mecânica de vapor utilizando refrigerante
Determinar o que se pede e comentar os resultados:
O COP da máquina frigorífica;
Passo 1
Beleza, então o enunciado diz que temos uma geladeira (instalação frigorífica) que usa o ciclo padrão de compressão mecânica de vapor com refrigerante R-134a. Ela retira calor do ambiente frio a –10 °C (evaporador) e rejeita calor a 38 °C (condensador), entregando 65 kW de refrigeração.
O que vamos precisar pra resolver é:
O que vamos precisar pra resolver é:
- Entender o ciclo de compressão de vapor (quatro processos: evaporação, compressão isentrópica, condensação e expansão);
- Extrair entalpias e entropias do R-134a nos pontos-chave (tabelas de refrigerante);
- Calcular o COP via a definição
Passo 2
Identificar os quatro estados do ciclo:
- Ponto 1: vapor saturado na saída do evaporador a –10 °C.
- Ponto 2: vapor comprimido isentrópico até a pressão de condensação (38 °C).
- Ponto 3: líquido saturado na saída do condensador a 38 °C.
- Ponto 4: mistura refrigerante após a válvula de expansão (processo isentrópico de entalpia constante do ponto 3).
Passo 3
Buscar nas tabelas de R-134a (valores aproximados):
- A –10 °C, vapor saturado:
h₁ ≃ 472,3 kJ/kg, s₁ ≃ 1,771 kJ/(kg·K). - A 38 °C, líquido saturado:
h₃ = h₄ ≃ 254,8 kJ/kg.
Passo 4
Compressor isentrópico:
- s₂ = s₁ = 1,771 kJ/(kg·K)
- Na pressão de condensação (T=38 °C), tabelas dão h₂ ≃ 514,0 kJ/kg.
Passo 5
Calcular calor absorvido no evaporador e trabalho do compressor por kg de refrigerante:
Passo 6
COP da máquina frigorífica:
Resposta
O COP do ciclo de compressão mecânica de vapor com R-134a, evaporando a –10 °C e condensando a 38 °C, é aproximadamente 5,2.