Considere um condensador resfriado a água de um sistema de refrigeração que utiliza R-134a como fluido de trabalho. O refrigerante entra no condensador a 60^circ C e 1 MPa e o deixa como líquido a 0,95 MPa e 35^circ C. A água de resfriamento entra no condensador a 10^circ C e sai a 20^circ C. Determine a vazão mássica de água de resfriamento, sabendo que a vazão de R-134 a é de 0,2 kg / s.

Passo 1

Beleza, aqui a ideia é fazer o balanço de energia no condensador: o R-134a entra quente e sai líquido, cedendo calor que é levado pela água de resfriamento. A matéria envolvida é Termodinâmica (básico de primeira lei de sistemas abertos). A gente vai precisar:
  • Entalpia do R-134a na entrada (superaquecido a 60 °C e 1 MPa) e na saída (líquido a 35 °C e 0,95 MPa).
  • Fazer Q̇ do R-134a (m·Δh).
  • Igualar esse Q̇ ao Q̇ da água (ṁ·c·ΔT) e achar ṁ da água.

Passo 2

Primeiro, achar as entalpias na entrada e saída do refrigerante:
  1. Entrada: h1 approx 280,0;kJ/kg .
    – Isso é superaquecido. Nas tabelas de R-134a a 1 MPa e 60 °C, encontramos h2 approx hfl(P2r)approx 110,0;kJ/kg
  2. Saída: .
    – A 0,95 MPa a 35 °C o fluido é subresfriado, mas muito próximo do líquido saturado. Então usamos
(Obs.: se você tiver a tabela precisa, use o valor exato de a 0,95 MPa.)

Passo 3

Agora o calor rejeitado pelo R-134a é
dot Q!R ;=; dot mR,l(h1 - h2r) ;=; 0,2;kg/stimes(280 - 110);kJ/kg = 0,2times170 = 34,0;kW

Passo 4

Esse calor é absorvido pela água de resfriamento. Assumimos calor específico constante: dot Q!água = dot m!água,cp,(Tout - Tin) = dot m!águatimes 4,18;l(20 -10r) = dot m!águatimes 41,8;kW . A água entra a 10 °C e sai a 20 °C, então
áááá

Passo 5

Igualamos os fluxos de calor:
dot Q!R = dot Q!água longrightarrow 34,0 = dot m!águatimes41,8 ;;Rightarrow;; dot m!água = 34,041,8approx0,81;kg/s ááá

Resposta

A vazão mássica de água de resfriamento é aproximadamente .

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