O fluido refrigerante R-134a entra no compressor de um refrigerador como vapor superaquecido a 0,14 MPa e -10^circ C a uma taxa de 0,05 kg / s, e sai a 0,8 MPa e 50^circ C. O refrigerante é resfriado no condensador até 26^circ C e 0,72 MPa e estrangulado até 0,15 MPa. Desprezando as transferências de calor e as quedas de pressão nas linhas de conexão entre os componentes, mostre o ciclo em um diagrama T-s com as linhas de saturação e determine
(a) a taxa de remoção de calor do espaço refrigerado e a potência entregue ao compressor

Passo 1

O enunciado descreve um ciclo frigorífico de R- 134a com os quatro pontos característicos:
– Estado 1: entrada do compressor, vapor superaquecido a P1=0,14 MPa, T1=-10^circC, vazão mássica dotm=0,05 kg/s.
– Estado 2: saída do compressor, vapor superaquecido a P2=0,8 MPa, T2=50^circC.
– Estado 3: saída do condensador, líquido saturado a P3=0,72 MPa, T3=26^circC.
– Estado 4: saída do estrangulamento, mistura a P4=0,15 MPa.
Conteúdo da matéria: ciclo de refrigeração por compressão de vapor, balanço de energia em compressor (adiabático) e em evaporador (isentálpico no estrangulador). Para resolver, vamos precisar das entalpias em cada estado obtidas em tabelas de R- 134a e então aplicar dotWc=dotm(h2-h1) e dotQin=dotm(h1-h4).

Passo 2

Identificamos os processos no diagrama T s com as linhas de saturação:
1to 2: compressão adiabática (isentropicamente aproximada se considerarmos eficiência unitária) que eleva P e T.
2to 3: rejeição de calor no condensador a pressão quase constante de 0,8to0,72 MPa, vaporização completa até líquido saturado.
3to 4: estrangulamento (válvula de expansão) isenthalpicamente, cai a pressão de 0,72to0,15 MPa.
4to 1: evaporação, absorção de calor a pressão quase constante até voltar a vapor saturado ou ligeiramente superaquecido.

Passo 3

Consultando tabelas de R- 134a:
– Estado 1 ( P1=0,14 MPa, T1=-10^circC):
h1 = 247,2 kJ/kg, s1 = 0,96 kJ/(kgcdot K)
– Estado 2 ( P2=0,8 MPa, T2=50^circC):
h2 = 282,7 kJ/kg
– Estado 3 (líquido saturado a P3=0,72 MPa, T3=26^circC):
h3 = 106,0 kJ/kg
No estrangulamento 3to 4 temos processo isentalpico, logo
h4 = h3 = 106,0 kJ/kg

Passo 4

Potência do compressor:
dot Wc ;=;dot m,(h2 - h1) ;=;0,05;l(282,7 - 247,2r) ;kJ/s ;=;1,78 kW

Passo 5

Taxa de remoção de calor no evaporador (espaço refrigerado):
dot Qin =dot m,(h1 - h4) =0,05;l(247,2 - 106,0r) ;kJ/s =7,06 kW

Resposta

dot Qin = 7,06 kW (taxa de remoção de calor)
dot Wc = 1,78 kW (potência do compressor)

Exercícios relacionados