Questão 3 (3 pontos) Um compressor de R22 opera com uma vazão mássica de 1,5
. Ele admite o R22 como vapor saturado a 295 kPa e o entrega a
e 1 MPa . Após a saída do compressor, o R22 deve ser resfriado até a condição de líquido saturado a 909 MPa por meio de um trocador de calor, que troca calor com o meio a
.
Com base nessas informações, determine:
a) a potência consumida pelo compressor
. (1 ponto)
b) a taxa de troca de calor necessária para levar o R22 à condição de líquido saturado a 1 MPa . (1 ponto)
c) através de um balanço de exergia determinar a irreversibilidade total do processo compressão-resfriamento. (1 ponto)
Com base nessas informações, determine:
a) a potência consumida pelo compressor
b) a taxa de troca de calor necessária para levar o R22 à condição de líquido saturado a 1 MPa . (1 ponto)
c) através de um balanço de exergia determinar a irreversibilidade total do processo compressão-resfriamento. (1 ponto)
Passo 1
O enunciado dá um fluido refrigerante R
que entra no compressor como vapor saturado a
e sai como vapor superaquecido a
,
. A vazão mássica é
. Em seguida esse vapor é resfriado até líquido saturado a
num trocador, trocando calor com o meio a
.
Conteúdo: análise de fluxo estacionário, ª lei da termodinâmica (trabalho e calor por diferença de entalpias) e balanço de exergia para irreversibilidade.
Conteúdo: análise de fluxo estacionário,
Passo 2
Vamos buscar nas tabelas de R
(à temperatura ou pressão indicada) as propriedades:
– Estado (vapor saturado a
):
– Estado
Valores típicos:
.
– Estado (superaquecido a
):
– Estado
– Estado
(líquido saturado a
):
– Ambiente de referência (líquido saturado a
,
):
Passo 3
Pela
ª lei do regime permanente e compressor adiabático, o trabalho consumido é
Substituindo
Passo 4
No trocador, a queda de entalpia vapor
líquido saturado dá a taxa de calor rejeitado
Logo
Passo 5
Para a irreversibilidade total aplicamos balanço de exergia ao conjunto compresso
rocador. A exergia específica é
Calculamos
Balanço de exergia integrado (entrada de exergia de massa e de trabalho, saída de massa; calor a
não carrega exergia):
Substituindo
(Irreversibilidade positiva, ordem de
.)
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)