. Considere um tanque com 12 kg de R-134a a 400 kPa , cujo volume é 15 litros. Determine o valor da temperatura e da entalpia dentro do tanque.
Passo 1
Vamos identificar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
Dado: a massa dentro do tanque é .
Dado: a pressão dentro do tanque é .
Dado: o volume do tanque é .
Pedido: determinar a temperatura e a entalpia dentro do tanque.
Dado: a massa dentro do tanque é
Dado: a pressão dentro do tanque é
Dado: o volume do tanque é
Pedido: determinar a temperatura e a entalpia dentro do tanque.
Observação importante: vou usar propriedades do fluido refrigerante R-134a (tabelas de propriedades saturadas) avaliadas em
. Quando eu usar valores vindos da tabela, vou explicitar que esses números vêm da tabela.
Passo 2
Calcular a volume específico médio do fluido no tanque, que é o volume por unidade de massa. Primeiro converto o volume para metros cúbicos:
O volume específico é
Passo 3
Explicar a estratégia: com
e
conhecidos, a ideia é comparar
com as propriedades saturadas (volume específico do líquido saturado
e do vapor saturado
à mesma pressão).
- Se
o fluido é líquido comprimido (sub-resfriado). - Se
é líquido saturado. - Se
é mistura saturada (existe qualidade ). - Se
é vapor superaquecido.
Portanto precisamos dos valores de
na pressão
nas tabelas de R-134a.
Passo 4
Consultar tabela saturada de R-134a em
. (Estou explicitando que esses números abaixo foram obtidos consultando a tabela saturada de R-134a para
.) Valores da tabela em
:
(Obs.: os valores numéricos acima foram retirados da tabela saturada de R-134a em
.)
Passo 5
Determinar o estado comparando
com
e
. Temos
e
,
.
Como , o fluido está em mistura saturada (maioria líquido com uma pequena fração de vapor). Portanto a temperatura no tanque é a temperatura de saturação correspondente à pressão dada.
Como
Logo a temperatura dentro do tanque é
.
Passo 6
Calcular a qualidade
(fração mássica de vapor) usando a relação
Substituindo os números:
Interpretação:
significa que cerca de
da massa está em fase de vapor e o restante é líquido — é quase todo líquido, como a gente esperava.
Passo 7
Calcular a entalpia específica média
da mistura usando
Primeiro calcule
:
Agora:
Passo 8
Se quiser a entalpia total contida no tanque basta multiplicar pela massa total: