Considere um ciclo de refrigeração ideal que utiliza
-134a como fluido de trabalho. A temperatura do refrigerante no evaporador é
e no condensador é
. Sabendo que a vazão de refrigerante no ciclo é
, determine o coeficiente de desempenho e a capacidade de refrigeração dessa instalação. (dados:
)
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um ciclo de refrigeração ideal usando R-134a. O evaporador está a –20 °C e o condensador a 40 °C. Sabemos que a vazão de refrigerante é 0,03 kg/s e foram dadas as entalpias nos estados 1, 2 e 3:
O que a gente quer é:
O que a gente quer é:
- o coeficiente de desempenho (COP) do ciclo,
- a capacidade de refrigeração (potência de refrigeração).
Matéria envolvida: termodinâmica de ciclos de refrigeração ideais, entalpias, definição de COP e de fluxo de calor. Para resolver vamos usar as fórmulas
e lembrar que na expansão isoentrópica ideal (válvula de expansão) a entalpia não muda, então
.
Passo 2
Teoria por trás:
- Entalpia (
) mede a energia total por kg de fluido. - No evaporador o fluido absorve calor
passando de estado 4 a estado 1; esse calor é . - No compressor a energia fornecida é
. - O COP de um refrigerador é a razão entre o calor absorvido no evaporador e o trabalho de compressor:
. - Como a válvula de expansão é isoentalpica em ciclo ideal, vale
.
Passo 3
Calcular a capacidade de refrigeração por kg de fluido (
):
Como a vazão mássica é
, a capacidade de refrigeração (potência) é
Passo 4
Calcular o trabalho do compressor por kg (
) e o COP:
Então
Resposta
COP ≈ 3,06
Capacidade de refrigeração ≈ 3,89 kW.
Capacidade de refrigeração ≈ 3,89 kW.