Um refrigerador usa refrigerante R134a como fluido de trabalho e opera em um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor entre 0,14 e
. Se a vazão mássica do refrigerante é de
, determine:
b) A potência requerida pelo compressor
b) A potência requerida pelo compressor
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um refrigerador que usa o refrigerante R134a e opera num ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor, com pressões entre 0,14 MPa (baja) e 0,8 MPa (alta). A vazão mássica do refrigerante é de 0,05 kg/s. Precisamos descobrir qual é a potência que o compressor precisa para funcionar nesse sistema.
Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre termodinâmica, especificamente sobre ciclos de refrigeração e como calcular a potência do compressor usando as propriedades do refrigerante.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os estados no ciclo de refrigeração. No ciclo de compressão de vapor há quatro estados principais, mas aqui vamos focar nos que envolvem o compressor:
- Estado 1: Ponto de entrada no compressor, que está na baixa pressão (0,14 MPa).
- Estado 2: Ponto de saída do compressor, na alta pressão (0,8 MPa).
Nosso objetivo é encontrar a diferença de entalpia entre esses dois estados para calcular a potência do compressor.
Passo 3
Como estamos considerando um ciclo ideal, vamos assumir que o processo de compressão é isentrópico, ou seja, a entropia permanece constante durante a compressão. Isso significa que $ s_2 = s_1 $.
Para encontrar as entalpias $ h_1 $ e $ h_2 $, precisamos consultar as tabelas de propriedades termodinâmicas do R134a.
Passo 4
Vamos buscar os valores nas tabelas:
-
Estado 1 (P1 = 0,14 MPa): Supondo que o refrigerante entre no compressor como vapor saturado, a entalpia $ h_1 $ é aproximadamente 414 kJ/kg.
-
Estado 2 (P2 = 0,8 MPa e $ s_2 = s_1 $): Usando a condição isentrópica, encontramos que a entalpia $ h_2 $ é aproximadamente 464 kJ/kg.
Passo 5
Agora, vamos calcular a diferença de entalpia:
Passo 6
Com a diferença de entalhia conhecida e a vazão mássica $ \dot{m} = 0,05 , kg/s $, podemos calcular a potência $ P $ requerida pelo compressor usando a fórmula:
Resposta
A potência requerida pelo compressor é de 2,5 kW.