Refrigerante 134a é comprimido de 2 bar, como vapor saturado, a 10 bar e 90^circ C em um compressor operando sob regime permanente. A vazão mássica do refrigerante entrando no compressor é 7 kg / min, e a potência de entrada é 10,85 kW. Efeitos de energia cinética e potencial podem ser ignorados.
Determine a taxa de transferência de calor, em kW. R: 1,495 kW

Passo 1

Beleza, aqui a gente tem um compressor que suga R-134a em vapor saturado a 2 bar e “bombeia” para 10 bar e 90 °C. A vazão mássica é 7 kg/min e a potência no eixo do compressor é 10,85 kW. Ignoramos energia cinética e potencial. O conteúdo é balanço de energia em regime permanente para um sistema aberto (1ª lei da Termodinâmica). Vamos precisar:
  • A fórmula geral do 1º Princípio para fluxo estacionário
  • As entalpias específicas nos dois estados (tiradas das tabelas de R-134a)
  • Conversão de 7 kg/min para kg/s

Passo 2

Primeiro, escreve a 1ª lei para controle de volume aberto (com sinal convenção “trabalho positivo no eixo”):
dot Q + dot Win ;=; dot m,(h2 - h1)
Aqui:
boxeddot Q = dot m,(h2 - h1);-;dot Win = taxa de calor trocado pelo fluido (o que queremos).
= potência que entra no fluido (trabalho de compressor).
= vazão mássica em kg/s;
= entalpias específicas nos estados 1 e 2.
Reorganizando para :

Passo 3

Agora pega das tabelas de R-134a:
  • Estado 1: vapor saturado a h1 = 247,3, h2 = 353,1 bar → (tabela)
  • Estado 2: superaquecido a bar e (tabela)
Exemplo de valores típicos (kJ/kg):
(você deve usar o valor exato da sua tabela.)

Passo 4

Converte a vazão mássica:
dot m = 7;kg/min60;s/min = 0,11667;kg/s

Passo 5

Calcula a diferença de entalpia e o termo h2 - h1 = 353,1 - 247,3 = 105,8;kJ/kg, :
dot m,(h2 - h1) = 0,11667times105,8 approx 12,34;kW

Passo 6

Agora aplica na fórmula de dot Q = 12,34;-;10,85 = 1,495;kW :
O sinal positivo indica que esse é o calor que o fluido recebe. Se quisermos dizer “calor removido do fluido”, fala-se em 1,495 kW de calor saindo.

Resposta

A taxa de transferência de calor é 1,495 kW.

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