Uma instalação frigorífica opera segundo o ciclo padrão de compressão mecânica de vapor utilizando refrigerante
, desenvolve
de refrigeração, operando a uma temperatura de evaporação de -
e uma temperatura de condensação de
.
Determinar o que se pede e comentar os resultados:
O trabalho e compressão real para uma compressão adiabática com eficiência isentrópica,
= 0,7, em (kW);
Determinar o que se pede e comentar os resultados:
O trabalho e compressão real para uma compressão adiabática com eficiência isentrópica,
Passo 1
Tudo bem! Vamos resumir o problema e ver o que precisamos.
Enunciado: temos um ciclo padrão de compressão mecânica de vapor com refrigerante R-134a. Ele produz 65 kW de frio (capacidade frigorífica) a –10 °C (evaporador) e condensa a 38 °C. Queremos calcular o trabalho real do compressor, supondo compressão adiabática com eficiência isentrópica η₁ₛₑ = 0,7.
Enunciado: temos um ciclo padrão de compressão mecânica de vapor com refrigerante R-134a. Ele produz 65 kW de frio (capacidade frigorífica) a –10 °C (evaporador) e condensa a 38 °C. Queremos calcular o trabalho real do compressor, supondo compressão adiabática com eficiência isentrópica η₁ₛₑ = 0,7.
Conteúdo: termodinâmica de ciclos de refrigeração, propriedades do refrigerante (tabelas de R-134a), definição de eficiência isentrópica e balanço de energia.
O que precisamos:
- Propriedades do R-134a em cada ponto (h, s).
- Definição de compressor isentrópico e real.
- Fórmula de eficiência isentrópica:
- Relação capacidade frigorífica ↔ vazão mássica:
Passo 2
Definir os estados do ciclo e pegar dados nas tabelas:
-
Estado 1 (saída do evaporador, antes do compressor):
T₁ = –10 °C, fluido saturado vapor →
h₁ ≃ 398,4 kJ/kg, s₁ ≃ 1,741 kJ/kg·K. -
Estado 3 (saída do condensador, antes da válvula de expansão):
T₃ = 38 °C, fluido saturado líquido →
h₃ ≃ 256,1 kJ/kg.
Pressão de evaporação P₁ e de condensação P₂ não precisamos numerar, basta usar as tabelas à T₁ e T₂.
Passo 3
Compressão isentrópica (estado 2s):
- s₂s = s₁ = 1,741 kJ/kg·K
- Na pressão de condensação (38 °C → P₂ ≃ 9,36 bar), buscamos no superaquecido o ponto em que s = 1,741.
- Nas tabelas isso dá aproximadamente h₂s ≃ 460 kJ/kg.
Passo 4
Agora a compressão real, usando eficiência isentrópica:
Substituindo:
Passo 5
Vazão mássica de refrigerante a partir da capacidade frigorífica:
Logo
Passo 6
Potência do compressor:
Passo 7
Comentário rápido:
- O trabalho real (≈ 40 kW) é bem maior do que o ideal isentrópico (≈ 28 kW), por causa da baixa eficiência (0,7).
- Isso mostra como uma compressão “não perfeita” aumenta o consumo de energia no ciclo frigorífico.
Resposta
O trabalho real do compressor é aproximadamente 40,2 kW.