O fluido frigorífico R-410A trabalha com uma temperatura de evaporação de
, isso significa que o fluido entra no evaporador (trocador de calor 1) em estado de líquido saturado a
e sai vapor saturado também a
. Já a temperatura de condensação é
, ou seja, o fluido entra no condensador (trocador de calor 2) em estado de vapor saturado a
e sai líquido saturado com a mesma temperatura.
Determine a variação entálpica no evaporador e no condensador.
Determine a variação entálpica no evaporador e no condensador.
Passo 1
Vou deixar bem claro o que o enunciado dá e o que pede.
-
Dados fornecidos:
- Temperatura de evaporação:
. O fluido entra no evaporador como líquido saturado à temperatura e sai como vapor saturado à mesma temperatura. - Temperatura de condensação:
. O fluido entra no condensador como vapor saturado a e sai como líquido saturado a . - Fluido: R-410A.
- Temperatura de evaporação:
-
O que o enunciado pede:
- Determinar a variação entálpica no evaporador (variação específica de entalpia do refrigerante ao passar pelo evaporador).
- Determinar a variação entálpica no condensador (variação específica de entalpia do refrigerante ao passar pelo condensador).
Passo 2
Entender exatamente o que significa “variação entálpica” e como ela é calculada.
-
Conceito rápido: a entalpia específica
(unidade usual: ) é uma propriedade termodinâmica que indica a energia por unidade de massa associada ao conteúdo térmico do fluido (energia interna + ). Em trocadores de calor com mudanças de fase (evaporador e condensador), a variação entálpica por kg de fluido é simplesmente a diferença entre a entalpia no estado final e no estado inicial. -
Notação que vou usar:
-
= entalpia específica do líquido saturado à temperatura . -
= entalpia específica do vapor saturado à temperatura .
-
-
Fórmulas diretas (aqui já mostrando o que precisamos calcular):
- Evaporador (entrada: líquido saturado a
; saída: vapor saturado a ): Esta diferença é o calor absorvido por unidade de massa no evaporador (o calor de vaporização àquela temperatura). - Condensador (entrada: vapor saturado a
; saída: líquido saturado a ): Note que normalmente será negativo (o refrigerante libera calor), e o módulo é o calor liberado por kg no condensador.
- Evaporador (entrada: líquido saturado a
Passo 3
Explicar como obter os valores numéricos de
e
para R-410A nas temperaturas pedidas — isto é essencial para o cálculo.
-
Onde encontrar
e : - Tabelas termodinâmicas de propriedades saturadas do refrigerante R-410A (livros, apostilas) ou softwares/bibliotecas (REFPROP, CoolProp, tabelas do fabricante).
- Nas tabelas de saturação normalmente há colunas:
(temperatura), (pressão de saturação), (entalpia do líquido saturado), (entalpia do vapor saturado), , , etc.
-
Como ler a tabela (passo a passo):
- Localizar a linha correspondente a
. Na mesma linha anotar e . - Localizar a linha correspondente a
. Anotar e . - Subtrair conforme as fórmulas do Passo 2.
- Localizar a linha correspondente a
-
Observações práticas para a prova:
- Se a tabela vem em forma de gráfico (diagrama), leia ou interpole os valores com cuidado; geralmente as tabelas dão números diretos.
- Verifique as unidades na tabela (normalmente
para entalpia). - Se a tabela só der valores em função da pressão, pode-se primeiro ler a pressão de saturação correspondente à temperatura e depois os entalpias na linha dessa pressão — o importante é obter
e às temperaturas indicadas.
Passo 4
Interpretação física e sinal das variações — como apresentar a resposta na prova.
- Evaporador:
- O refrigerante recebe calor e evapora; portanto
. - Em termos práticos,
é o calor absorvido por kg de refrigerante (latent heat) na temperatura de evaporação.
- O refrigerante recebe calor e evapora; portanto
- Condensador:
- O refrigerante libera calor ao condensar; portanto
. - O calor liberado por kg no condensador em módulo é
, que é numericamente igual ao calor de condensação àquela temperatura.
- O refrigerante libera calor ao condensar; portanto
Passo 5
Exemplo ilustrativo (valores fictícios) para mostrar passo a passo de cálculo — isso é só um exemplo didático para treinar, não são valores reais do R-410A.
-
Suponha que da tabela se obteve (valores inventados só para mostrar cálculo):
-
, -
, -
, -
.
-
-
Então:
- Interpretação: nesses valores fictícios, o evaporador absorve
por kg e o condensador libera por kg (os números não batem com propriedade real; é só para exemplificar como fazer as subtrações).
Passo 6
Conclusão prática e orientação final para você na prova.
- Conclusão: a resposta numérica exige os valores de
e de R-410A nas temperaturas e . Sem a tabela de propriedades do R-410A ou um software, não é possível dar números exatos. - O que você deve fazer na prova:
- Na tabela do refrigerante, leia
e nas linhas de e . - Calcule
. - Calcule
. - Indique unidades
e o sinal (positivo para evaporador, negativo para condensador quando considerado variação do refrigerante).
- Na tabela do refrigerante, leia