O evaporador de um sistema de condicionamento de ar consiste de um trocador de calor no qual escoa ar em torno de uma serpentina onde passa o refrigerante. Considere um evaporador desse tipo onde o ar entra com vazão volumétrica de 30
a
bar e sai a
bar. O refrigerante (R-134a) entra na serpentina a 4 bars e com título de
, saindo dela a 4 bars e
. Ignorando a transferência de calor entre o evaporador e o meio determine, para o caso de operação em regime permanente: (a) A vazão mássica de refrigerante, em
; (b) A taxa de transferência de energia do ar para o refrigerante, em
. Despreze efeitos de energia cinética e de energia potencial gravitacional.
Passo 1
O enunciado descreve um trocador de calor em regime permanente onde o ar escoa em torno de uma serpentina contendo R-
a. O ar entra com vazão volumétrica
,
,
e sai a
,
. O refrigerante entra a
, título
e sai a
,
. Desprezamos energia cinética e potencial.
Conteúdo: balanço de energia para cada corrente e uso de entalpias de vapor-saturado e superaquecido de R- a e de calor específico do ar.
Conteúdo: balanço de energia para cada corrente e uso de entalpias de vapor-saturado e superaquecido de R-
Passo 2
Calcular a vazão mássica do ar a partir das condições de entrada, usando
Tomando
,
e
,
Passo 3
Determinar a taxa de calor cedido pelo ar
Para ar
e
,
Passo 4
Obter entalpias do R-
a a
:
– Estado de entrada (saturado,
):
saturação a kPa dá
,
.
saturação a
– Estado de saída (superaquecido a
C,
kPa): tabela superaquecido dá
Logo, entalpia específica absorvida pelo refrigerante
Passo 5
Aplicar balanço de energia global (
) para encontrar a vazão mássica de refrigerante:
Resposta
(a)
(b)
(b)