Faça um diagrama esquemático de um ciclo padrão de compressão a vapor operando com o R-22, para uma temperatura de evaporação de -5^circ C e de condensação de 30^circ C 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 -5^circ C e de condensação a 30^circ C. 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:
  1. Compressão: O refrigerante é comprimido no compressor, aumentando sua pressão e temperatura.
  2. Condensação: O refrigerante quente e pressurizado passa pelo condensador, onde libera calor e se condensa em líquido.
  3. Expansão: O líquido refrigerante passa por uma válvula de expansão, onde sua pressão diminui, e ele se resfria ainda mais.
  4. 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 -5^circ C e 30^circ C. 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 -5^circ C.
  • No Ponto 3, a temperatura é 30^circ C.
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:
Wcompressor = h2 - h1
E o Calor Absorvido no Evaporador:
Qevaporador = h1 - h4

Passo 8

Finalmente, vamos calcular o Coeficiente de Performance (COP) do ciclo, que mede a eficiência do sistema:
COP = QevaporadorWcompressor

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].

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