Refrigerante-134a entra num compressor adiabático como vapor saturado a 160 kPa , a uma taxa de
, e é comprimido a uma pressão de 900 kPa . Determinar o mínimo de energia que deve ser fornecida ao compressor.
Resp.: 9,71 kW
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.
Conteúdo envolvido: termodinâmica de fluxo estacionário, gás ideal e compressão isentrópica. Vamos usar as relações
Passo 2
Primeiro, identificamos o estado 1 (entrada):
– Pressão
– Vapor saturado → temperatura de saturação
Pela tabela de R-134a em 160 kPa, .
– Vazão volumétrica .
– Pressão
– Vapor saturado → temperatura de saturação
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:
Substituindo:
Passo 3
Agora, compressão isentrópica (adiabática reversível). Para gás ideal com razão de calores
, a gente tem:
ou, de forma combinada,
Para R-134a, costuma-se usar
. Então:
Passo 4
Finalmente, a potência mínima é
Resposta
Portanto, a energia mínima fornecida ao compressor é cerca de 9,71 kW.