Uma instalação frigorífica opera segundo o ciclo padrão de compressão mecânica de vapor utilizando refrigerante R-134 a, desenvolve 65(kW) de refrigeração, operando a uma temperatura de evaporação de - 10( ^circ C) e uma temperatura de condensação de 38( ^circ C).
Determinar o que se pede e comentar os resultados:
A fração de volume ocupado pelo líquido;

Passo 1

Vamos recapitular o que a questão pede e o que vamos usar.
Enunciado (resumido): temos um ciclo padrão de compressão de vapor com R-134a, refrigerando a 65 kW, evaporando a –10 °C e condensando a 38 °C. Precisamos achar “a fração de volume ocupado pelo líquido” no fluido após a válvula de expansão.
Conteúdo/matéria:
  • Propriedades do R-134a em regime saturado (tabelas: fv ;=;vfvmix onde vmix = vf + x,l(vg - vfr), nas temperaturas de evaporação e condensação).
  • Processo de estrangulamento (h constante).
  • Definição de qualidade (“x”) e fração de volume de líquido.
O que vamos precisar:
  1. Dados de em –10 °C (evap.) e em 38 °C (cond.).
  2. Usar (isentálpico no estrang.) para achar a qualidade .
  3. Calcular a fração volumétrica de líquido:

Passo 2

Pegar valores nas tabelas de R-134a (saturado):
a) À temperatura de evaporação :

b) À temperatura de condensação :
(saturado líquido)

Passo 3

No estrangulamento (válvula), h3 = hf^rm cond = 250,0;kJ/kg .
Antes da válvula (estado 3) temos líquido saturado a 38 °C, então
x4 = h3 - hf^rm evaphg^rm evap-hf^rm evap = 250,0 - 208,7395,3 - 208,7 = 41,3186,6 approx 0,221 (ou 22,1% em massa)
Depois da válvula (estado 4) o fluido está à pressão de evaporação e tem qualidade

Passo 4

Agora a fração de volume ocupado pelo líquido, por kg de mistura, é
fv = vf^rm evapvf^rm evap ;+; x4,(vg^rm evap-vf^rm evap) = 0,000740,00074 + 0,221,(0,02867-0,00074) approx 0,107
Ou seja, cerca de 10,7% do volume total da mistura é ocupado pela porção líquida.

Resposta

A fração de volume ocupado pelo líquido no estado após a válvula de expansão é aproximadamente 0,107 (10,7%).

Exercícios relacionados