Refrigerante 134 -a entra num compressor adiabático como vapor saturado a
e sai a
e
. A taxa mássica é
. Determine
(a) a potência requerida pelo compressor
(a) a potência requerida pelo compressor
Passo 1
Enunciado e dados importantes (o que o problema pede e o que é fornecido):
- Refrigerante: R-134a (escrito no enunciado como “Refrigerante 134-a”).
- Entrada no compressor: vapor saturado à temperatura
. - Saída do compressor:
e . - Vazão mássica:
. - Processo: compressor adiabático (isto significa que não há troca de calor com o ambiente:
). - O que pediram: (a) a potência requerida pelo compressor.
Passo 2
Princípio físico e fórmula que vamos usar (explicação didática):
- Em regime permanente, para um compressor (dispositivo de fluxo estacionário) a equação da energia por unidade de tempo, desprezando variações de energia cinética e potencial e considerando adiabaticidade, reduz-se a:
onde:
-
é a potência fornecida pelo eixo do compressor (positiva se trabalho é fornecido ao fluido), -
é a vazão mássica ( ), -
é a entalpia específica do fluido na entrada ( ), -
é a entalpia específica do fluido na saída ( ). - Explicando entalpia de forma simples: entalpia
é uma propriedade termodinâmica que mede a “energia por massa” associada ao fluido em condições de pressão/temperatura; em processos de fluxo (como compressores) a diferença representa a energia por massa que o fluido ganhou por trabalho realizado sobre ele.
Passo 3
Determinar a entalpia na entrada
(ensino prático de como ler tabelas):
- Entrada é vapor saturado a
. Para obter usamos a tabela de vapor saturado do R-134a (tabela padrão de propriedades do refrigerante). - Ao ler a tabela saturada para
pegamos a entalpia do vapor saturado (denotada normalmente por ). - Valor usado (obtido da tabela do R-134a para vapor saturado a
):
- Observação didática: sempre identifique na tabela a linha correspondente à temperatura (ou à pressão) dada e leia a coluna
(entalpia do vapor). Aqui eu usei o valor tabulado indicado.
Passo 4
Determinar a entalpia na saída
(ensino prático de como ler tabelas superaquecidas):
- A saída é dada por
e . Isso é um estado de vapor superaquecido (porque a temperatura é maior que a de saturação para essa pressão). - Para encontrar
consultamos a tabela de vapor superaquecido do R-134a na pressão e na temperatura . - Valor usado (obtido da tabela superaquecida do R-134a para
e ):
- Observação didática: na tabela superaquecida você localiza primeiro a pressão
e então na linha da temperatura lê a coluna . É assim que se obtém .
Passo 5
Calcular a variação de entalpia por unidade de massa
:
- Subtraímos:
- Interpretação: cada quilograma de fluido recebeu
de energia via trabalho realizado pelo compressor.
Passo 6
Calcular a potência requerida
:
- Usamos
. - Substituindo números:
- Arredondando para dois algarismos significativos práticos:
- Observações finais didáticas e de checagem: assumimos desprezível energia cinética e potencial e nenhuma troca de calor (adiabático), por isso a fórmula direta com entalpias é válida. Os valores de entalpia foram obtidos em tabelas padrão do R-134a.
Resposta
98,2 kW