Determine a fase e as propriedades que faltam entre
e
para os seguintes casos. A determinação pode ser mais difícil empregando-se as tabelas de propriedades, em vez do programa de computador:
R-410a,
R-410a,
Passo 1
Dados fornecidos e pedido. Temos o refrigerante R-410a com temperatura
e volume específico
. O enunciado pede que eu determine a fase do fluido e as propriedades que faltam entre
e
(qualidade). Como
e
foram dadas, as propriedades ausentes a encontrar são a pressão
e a qualidade
, além da identificação da fase (líquido comprimido, mistura saturada ou vapor superaquecido).
Passo 2
Estratégia e conceitos necessários (aula curta e prática).
- Em uma substância pura em equilíbrio entre líquido e vapor, as tabelas de saturação nos dão, para uma temperatura fixa
, o volume específico do líquido saturado e do vapor saturado , e a pressão de saturação . - Regra prática para decidir a fase a partir de
e : - Se
então é líquido comprimido (ou sub-resfriado). - Se
então é líquido saturado. - Se
então é mistura saturada líquido–vapor (qualidade ). - Se
então é vapor saturado. - Se
então é vapor superaquecido.
- Se
- Se for mistura saturada, a qualidade
(fração mássica de vapor) é obtida pela média ponderada dos volumes:
Vou aplicar exatamente esse procedimento usando as tabelas de saturação do R-410a para
.
Passo 3
Leitura das tabelas de saturação (informo explicitamente que peguei estes números nas tabelas de propriedades do R-410a).
Valores extraídos da tabela de saturação do R-410a para :
Valores extraídos da tabela de saturação do R-410a para
(Se sua tabela mostrar valores levemente diferentes, o procedimento é idêntico; os resultados numéricos mudarão só de forma muito pequena.)
Passo 4
Comparação entre o
dado e os valores de saturação para decidir a fase.
Dados:
Dados:
Observa-se que
pois
. Portanto o fluido está em mistura saturada (estado bifásico) à temperatura indicada.
Passo 5
Cálculo da qualidade
usando a fórmula da mistura saturada.
Usamos
Usamos
Substituindo os números (todas as quantidades em
):
Agora calculamos a razão (faça isso na prova com atenção às casas decimais; aqui mostro conta):
Em porcentagem, a qualidade é aproximadamente
— ou seja, quase todo o fluido está em fase vapor saturado, restando uma pequeníssima fração líquida.
Passo 6
Determinação da pressão
.
Para uma mistura saturada à temperatura dada, a pressão é a pressão de saturação correspondente a essa temperatura. Logo
Para uma mistura saturada à temperatura dada, a pressão é a pressão de saturação correspondente a essa temperatura. Logo
Passo 7
Interpretação final e dicas para a prova.
- Conclusão física: com
a temos uma mistura saturada com qualidade muito próxima de 1 (praticamente vapor saturado). - Dica prática: sempre compare
com e na tabela à temperatura conhecida; se cair entre os dois, calcule . Se precisar da pressão, pegue na mesma tabela.
Resposta
Fase: mistura saturada (estado bifásico), quase vapor saturado.
.
(ou
de vapor).