Refrigerante
entra num compressor de um sistema de refrigeração como vapor saturado a
, e sai como vapor superaquecido a
e
numa taxa de
. Determine a taxa de transferência de energia de massa para dentro e para fora do compressor. Assuma energia cinética e potencial desprezíveis. (R:
e
)
Passo 1
O enunciado pede que eu determine a taxa de transferência de energia por massa que entra e que sai do compressor. Dados fornecidos:
Estado na entrada: vapor saturado de R-134a à pressão
Estado na saída: vapor superaquecido de R-134a à pressão e temperatura
Foi dito desprezar energia cinética e potencial. Não há imagem ou tabela fornecida no enunciado; portanto usei as tabelas termodinâmicas do refrigerante R-134a para obter as entalpias específicas necessárias.
Passo 2
Explico o que vou calcular e a fórmula usada (passo-a-passo didático):
- Em escoamento estacionário, a energia transportada pela massa é dada pela entalpia específica
. A entalpia específica é uma propriedade termodinâmica que mede a energia interna por unidade de massa mais o trabalho de pressão- volume por unidade de massa; tem unidades de . - A taxa de energia transportada pela massa (em
, lembrando que ) é
onde
é a taxa de energia por fluxo de massa (
),
é a vazão mássica (
),
é a entalpia específica (
).
- Portanto vou obter
(entrada) e (saída) das tabelas do R-134a e calcular
Passo 3
Determinar
(entrada): estado é vapor saturado à pressão
.
- Consultando as tabelas de vapor saturado do R-134a (tabela de propriedades saturadas vs. pressão) obtemos a entalpia do vapor saturado
na pressão desejada. Usando interpolação nas tabelas do R-134a obtemos, para ,
(Expliquei que aqui foi feita interpolação nas tabelas de R-134a porque as tabelas fornecem valores em incrementos; pequenas diferenças entre tabelas podem gerar diferenças pequenas no resultado final.)
Passo 4
Determinar
(saída): estado é vapor superaquecido à pressão
e
.
- Consultando a tabela de vapor superaquecido do R-134a para
e (ou interpolando se necessário), obtemos
(Esses valores são os que usei; se você usar outra tabela poderá obter valores levemente diferentes por causa da interpolação ou arredondamento.)
Passo 5
Calcular a taxa de energia que entra com a massa:
Fazendo a multiplicação:
Arredondando para duas casas decimais:
Passo 6
Calcular a taxa de energia que sai com a massa:
Fazendo a multiplicação:
Arredondando para duas casas decimais: