Refrigerante 134a é comprimido de 2 bar, como vapor saturado, a 10 bar e
em um compressor operando sob regime permanente. A vazão mássica do refrigerante entrando no compressor é
, e a potência de entrada é
. Efeitos de energia cinética e potencial podem ser ignorados.
Determine a taxa de transferência de calor, em kW. R:
Determine a taxa de transferência de calor, em kW. R:
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”):
Aqui:
• = 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
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:
Passo 5
Calcula a diferença de entalpia e o termo
:
Passo 6
Agora aplica na fórmula de
:
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.