Determinar o estado do fluido refrigerante (Liquido sub-resfriado, liquido saturado, líquido+vapor, vapor saturado seco ou vapor superaquecido) para as seguintes situações:
Fluido R22, pressão absoluta igual a 1 \mathrm{kgf} / \mathrm{cm}^{2} e entalpia igual a 90 \mathrm{kcal} / \mathrm{kg}.

Passo 1

O enunciado pede: determinar o estado do fluido refrigerante (uma entre: líquido sub-resfriado, líquido saturado, mistura líquido+vapor, vapor saturado seco ou vapor superaquecido) dado que o fluido é R22 com pressão absoluta 1\\ \mathrm{kgf}/\mathrm{cm}^2 e entalpia específica 90\\ \mathrm{kcal}/\mathrm{kg}.
Informações fornecidas:
  • Fluido: R22.
  • Pressão absoluta: \;1\\ \mathrm{kgf}/\mathrm{cm}^2.
  • Entalpia: \;90\\ \mathrm{kcal}/\mathrm{kg}.
(O que será necessário para responder: valores das entalpias de saturação do R22 à pressão dada — isto é, h_f e h_g à pressão \;1\\ \mathrm{kgf}/\mathrm{cm}^2 — que normalmente vêm em tabelas de propriedades do refrigerante.)

Passo 2

Conceito e procedimento geral (o “mapa” do que vamos fazer):
  • Para saber o estado do fluido a partir de pressão e entalpia usamos as entalpias de saturação correspondentes àquela pressão:
    • \;h_f = entalpia do líquido saturado (saturado líquido) à pressão dada.
    • \;h_g = entalpia do vapor saturado (saturado vapor) à pressão dada.
  • Regras de comparação (critério para decidir o estado):
    • Se \;h < h_f então o fluido é líquido sub-resfriado (subcooled liquid).
    • Se \;h = h_f então é líquido saturado (saturated liquid).
    • Se \;h_f < h < h_g então é mistura líquido + vapor (two-phase) e podemos calcular a qualidade \;x.
    • Se \;h = h_g então é vapor saturado seco (saturated vapor).
    • Se \;h > h_g então é vapor superaquecido (superheated vapor).

Passo 3

Fórmula da qualidade (quando estiver na região de mistura):
  • A qualidade \;x (fração mássica de vapor) é dada por
x = \frac{h - h_f}{h_g - h_f}.
Expliquei o que é cada termo:
  • \;h é a entalpia dada do fluido (aqui \;90\\ \mathrm{kcal}/\mathrm{kg}).
  • \;h_f é a entalpia do líquido saturado (em \mathrm{kcal}/\mathrm{kg}).
  • \;h_g é a entalpia do vapor saturado (em \mathrm{kcal}/\mathrm{kg}).
  • Se calcular \;x e obter 0<x<1, então está na mistura; se x\le 0 líquido, se x\ge 1 vapor.

Passo 4

Unidades e conversões úteis (para consultar a tabela corretamente):
  • A pressão dada é \;1\\ \mathrm{kgf}/\mathrm{cm}^2. Em unidades SI:
1\\ \mathrm{kgf}/\mathrm{cm}^2 = 98\,066{,}5\\ \mathrm{Pa} = 0{,}0980665\\ \mathrm{MPa} \approx 0{,}9807\\ \mathrm{bar}.
  • Ao consultar uma tabela de R22, use a coluna de pressão que corresponda a \;0{,}98\\ \mathrm{bar} (ou a pressão em \mathrm{MPa} ou \mathrm{kgf/cm^2} se a tabela permitir).

Passo 5

Como aplicar na prática (passo a passo que você fará na prova):
  1. Consulte a tabela de propriedades saturadas do R22; localize a linha para \;1\\ \mathrm{kgf}/\mathrm{cm}^2 (absoluta) — obtendo \;h_f e \;h_g.
  2. Compare a entalpia dada \;h=90\\ \mathrm{kcal}/\mathrm{kg} com \;h_f e \;h_g:
    • Se \;h< h_f → líquido sub-resfriado.
    • Se \;h = h_f → líquido saturado.
    • Se \;h_f < h < h_g → mistura; então calcule
    x = \frac{90 - h_f}{h_g - h_f}e interprete ( 0<x<1 significa fração de vapor).
    • Se \;h = h_g → vapor saturado seco.
    • Se \;h > h_g → vapor superaquecido.
  3. Se necessário, com a qualidade x você pode também calcular outras propriedades (densidade, energia, etc.) por mistura linear entre propriedades saturadas.

Passo 6

Por que não posso dar uma resposta numérica definitiva agora:
  • As entalpias saturadas \;h_f e \;h_g dependem do refrigerante e da pressão e só podem ser obtidas nas tabelas de propriedades do R22.
  • Você não forneceu a tabela de propriedades do R22 e eu não tenho uma tabela embutida nesta resposta para extrair os valores numéricos \;h_f e \;h_g exatamente à pressão \;1\\ \mathrm{kgf}/\mathrm{cm}^2.
  • Portanto, sem os valores de \;h_f e \;h_g à pressão indicada, não é possível afirmar com certeza qual das cinco categorias (sub-resfriado, saturado líquido, mistura, saturado vapor, superaquecido) corresponde a \;h=90\\ \mathrm{kcal}/\mathrm{kg}.

Resposta

Não é possível determinar o estado sem consultar as propriedades de saturação do R22 (valores de h_f e h_g à pressão \;1\\ \mathrm{kgf}/\mathrm{cm}^2); com esses valores comparando 90\\ \mathrm{kcal}/\mathrm{kg} a h_f e h_g segue-se o critério explicado nos passos anteriores.

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