Considere um sistema de refrigeração que rejeita 6 kW para o ambiente externo, operando em um ciclo como o mostrado ao lado com refrigerante R-134a. O refrigerante entra no compressor como vapor saturado a
e sai a 771 kPa e
. Ele passa pelo condensador e sai como líquido saturado. Determine:
A potência do compressor
A potência do compressor
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um ciclo de refrigeração com R-134a. O fluido entra no compressor como vapor saturado a 133,7 kPa e sai dele a 771 kPa e 40 °C. No condensador, ele rejeita 6 kW e sai como líquido saturado (na mesma pressão de 771 kPa).
Conteúdo: termodinâmica de ciclos de refrigeração, uso de tabelas de propriedades (entalpia) do R-134a e balanço de energia (1ª lei). Para resolver, vamos precisar:
• Identificar os 3 estados do fluido e pegar as entalpias h₁, h₂ e h₃;
• Calcular a vazão mássica ṁ a partir do calor rejeitado Q̇_cond;
• Calcular a potência do compressor Ẇ_c = ṁ·(h₂–h₁).
Conteúdo: termodinâmica de ciclos de refrigeração, uso de tabelas de propriedades (entalpia) do R-134a e balanço de energia (1ª lei). Para resolver, vamos precisar:
• Identificar os 3 estados do fluido e pegar as entalpias h₁, h₂ e h₃;
• Calcular a vazão mássica ṁ a partir do calor rejeitado Q̇_cond;
• Calcular a potência do compressor Ẇ_c = ṁ·(h₂–h₁).
Passo 2
Primeiro, tabulamos as entalpias nos 3 estados:
-
Estado 1 (entrada do compressor): vapor saturado a p₁=133,7 kPa ⇒
h₁ = h_g(133,7 kPa) ≈ 398,5 kJ/kg. -
Estado 2 (saída do compressor): superaquecido a p₂=771 kPa e T₂=40 °C ⇒
h₂ = h_super(771 kPa, 40 °C) ≈ 432,1 kJ/kg. -
Estado 3 (saída do condensador): líquido saturado a p₃=771 kPa ⇒
h₃ = h_f(771 kPa) ≈ 247,6 kJ/kg.
Aqui usamos tabela de R-134a:
– h_g é entalpia do vapor saturado;
– h_f é entalpia do líquido saturado;
– h_super é entalpia do vapor superaquecido.
– h_g é entalpia do vapor saturado;
– h_f é entalpia do líquido saturado;
– h_super é entalpia do vapor superaquecido.
Passo 3
No condensador o fluido sai do estado 2 e chega ao 3, rejeitando Q̇_cond = 6 kW. Pelo balanço de energia:
Isolando a vazão mássica:
Passo 4
Agora, a potência do compressor vem do trabalho por unidade de massa:
Substituindo:
Resposta
A potência requerida pelo compressor é aproximadamente 1,09 kW.