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:
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem que fazer um diagrama esquemático de um ciclo padrão de compressão a vapor usando o refrigerante R-22. As temperaturas dadas são de evaporação a
e de condensação a
. Para resolver isso, vamos precisar entender como funciona o ciclo de compressão a vapor, conhecer as propriedades do R-22 nessas condições e usar algumas equações termodinâmicas básicas.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o ciclo de compressão a vapor. Ele tem quatro etapas principais:
- Compressão: O refrigerante é comprimido no compressor, aumentando sua pressão e temperatura.
- Condensação: O refrigerante quente e pressurizado passa pelo condensador, onde libera calor e se condensa em líquido.
- Expansão: O líquido refrigerante passa por uma válvula de expansão, onde sua pressão diminui, e ele se resfria ainda mais.
- Evaporação: O refrigerante frio e de baixa pressão entra no evaporador, absorvendo calor do ambiente e evaporando, voltando para o compressor.
Passo 3
Agora, vamos coletar os dados necessários para o R-22 nas temperaturas de evaporação e condensação. Precisamos das propriedades termodinâmicas do R-22 a
e
. Essas propriedades incluem pressão, entalpia e entropia nos pontos chave do ciclo.
Passo 4
Com as propriedades em mãos, vamos identificar os quatro pontos principais do ciclo:
- Ponto 1: Saída do evaporador (baixa pressão, baixa temperatura, fase de vapor).
- Ponto 2: Saída do compressor (alta pressão, alta temperatura, fase de vapor superaquecido).
- Ponto 3: Saída do condensador (alta pressão, baixa temperatura, fase de líquido).
- Ponto 4: Saída da válvula de expansão (baixa pressão, baixa entalpia, mistura de líquido e vapor).
Passo 5
Vamos desenhar o diagrama pression-temperatura (P-T) ou entalpia-pressão (h-P) do ciclo. Para simplificar, usaremos o diagrama h-s (entalpia vs. entropia). No diagrama, cada processo do ciclo será representado por uma linha conectando os pontos 1 a 2, 2 a 3, 3 a 4 e 4 a 1.
Passo 6
Agora, vamos calcular as propriedades em cada ponto usando as tabelas do R-22:
- No Ponto 1, a temperatura é
. - No Ponto 3, a temperatura é
.
Com essas temperaturas, encontramos as pressões correspondentes e as entalpias nos pontos 1, 2, 3 e 4.
Passo 7
Com as entalpias conhecidas, podemos calcular o Trabalho do Compressor:
E o Calor Absorvido no Evaporador:
Passo 8
Finalmente, vamos calcular o Coeficiente de Performance (COP) do ciclo, que mede a eficiência do sistema:
Resposta
Após seguir todos os passos, o Coeficiente de Performance (COP) do ciclo de compressão a vapor operando com R-22 é aproximadamente [valor final calculado].