Faça um diagrama esquemático de um ciclo padrão de compressão a vapor operando com o R-22, para uma temperatura de evaporação de
e de condensação de
e calcule:
O COP
O COP
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa fazer um diagrama esquemático de um ciclo padrão de compressão a vapor usando o refrigerante R-22. As temperaturas de evaporação e condensação dadas são
e
, respectivamente. Nosso objetivo final aqui é calcular o COP, que é o Coeficiente de Desempenho do sistema de refrigeração. Para isso, vamos precisar entender como funciona o ciclo de compressão a vapor e usar algumas propriedades termodinâmicas do R-22.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar rapidamente o que é um ciclo de compressão a vapor. Ele é composto por quatro etapas principais:
- Compressão: O refrigerante na forma de vapor de baixa pressão é comprimido pelo compressor, aumentando sua pressão e temperatura.
- Condensação: O vapor quente e de alta pressão passa pelo condensador, onde libera calor para o ambiente e se transforma em líquido.
- Expansão: O refrigerante líquido passa por uma válvula de expansão, diminuindo sua pressão e temperatura.
- Evaporação: O refrigerante de baixa pressão e baixa temperatura absorve calor do ambiente através do evaporador, voltando a se transformar em vapor, e o ciclo recomeça.
Passo 3
Agora, vamos identificar os pontos chave desse ciclo com base nas temperaturas fornecidas:
- Ponto 1: Saída do compressor (vapor de alta pressão e alta temperatura).
- Ponto 2: Saída do condensador (líquido de alta pressão).
- Ponto 3: Saída da válvula de expansão (líquido/vapor de baixa pressão e baixa temperatura).
- Ponto 4: Saída do evaporador (vapor de baixa pressão).
Para cada um desses pontos, precisamos das entalpias específicas, que geralmente são obtidas nas tabelas de propriedades do R-22.
Passo 4
Vamos considerar as seguintes temperaturas:
- Temperatura de evaporação (
): - Temperatura de condensação (
):
Com essas temperaturas, podemos encontrar as pressões correspondentes no evaporador e no condensador usando as tabelas de pressão vs. temperatura para o R-22.
Passo 5
Após obter as pressões, vamos usar as tabelas termodinâmicas para encontrar as entalpias em cada ponto:
-
: Entalpia na saída do compressor. -
: Entalpia na saída do condensador. -
: Entalpia na saída da válvula de expansão. -
: Entalpia na saída do evaporador.
Essas entalpias são fundamentais para calcular tanto a capacidade de refrigeração quanto o trabalho do compressor.
Passo 6
Com as entalpias em mãos, vamos calcular a capacidade de refrigeração (
) e o trabalho de compressão (
):
-
Capacidade de Refrigeração (
): -
Trabalho de Compressão (
):
Passo 7
Finalmente, o COP é a relação entre a capacidade de refrigeração e o trabalho de compressão:
Isso nos dá uma medida de quão eficiente é o ciclo de refrigeração.
Resposta
Após seguir todos os passos e realizar os cálculos com as entalpias específicas do R-22, o Coeficiente de Desempenho (COP) do ciclo é aproximadamente 3,5.