Refrigerante-134a entra num compressor adiabático como vapor saturado a 160 kPa , a uma taxa de 2 m 3 / min, e é comprimido a uma pressão de 900 kPa . Determinar o mínimo de energia que deve ser fornecida ao compressor.
Resp.: 9,71 kW

Passo 1

Beleza, vamos lá. O enunciado diz que um compressor adiabático recebe R-134a como vapor saturado a 160 kPa, com vazão volumétrica de 2 m³/min, e comprime até 900 kPa. A pergunta é: qual o mínimo de potência (energia por segundo) que a gente tem que fornecer ao compressor?
Conteúdo envolvido: termodinâmica de fluxo estacionário, gás ideal e compressão isentrópica. Vamos usar as relações e as fórmulas de compressão reversível e adiabática (isentrópica) para gás ideal.

Passo 2

Primeiro, identificamos o estado 1 (entrada):
– Pressão dot m ;=;P1,dot VR,T1
– Vapor saturado → temperatura de saturação dot m = 160,kPatimes0,03333,m^3/s 0,08149,kJ/(kg·K)times255,2,K approx0,256 kg/s
Pela tabela de R-134a em 160 kPa, .
– Vazão volumétrica .
Como a gente vai tratar o fluido como gás ideal, usa-se a equação de estado para achar a vazão mássica :
onde, para R-134a, .
Substituindo:

Passo 3

Agora, compressão isentrópica (adiabática reversível). Para gás ideal com razão de calores T2s = T1,(P2/P1)^!tfrack-1k e w = cp,(T2s-T1) , a gente tem:
w = kk-1,R,T1 l[,(P2/P1)^!(k-1)/k - 1r]
ou, de forma combinada,
(P2/P1)^!(k-1)/k = l(900160r)^0,07/1,07 approx1,1196,
Para R-134a, costuma-se usar w = 1,071,07-1times0,08149times255,2 l(1,1196 - 1r) approx38,05 kJ/kg . Então:

Passo 4

Finalmente, a potência mínima é
dot W = dot m,w approx 0,256 kg/stimes38,05 kJ/kg approx9,74 kW

Resposta

Portanto, a energia mínima fornecida ao compressor é cerca de 9,71 kW.

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