O refrigerante R-134a entra no compressor de um refrigerador como vapor superaquecido a
e
a uma taxa de
, e sai a
e
. O refrigerante é resfriado no condensador até
e
e estrangulado até
. Desprezando a transferência de calor e as quedas de pressão nas linhas de conexão entre os componentes, mostre o ciclo em um diagrama T-s com as linhas de saturação e determine (a) a taxa de remoção de calor do espaço refrigerado e a potência entregue ao compressor (b) a eficiência isentrópica do compressor e (c) o COP do refrigerador. Respostas: (a)
,
, (b)
, (c) 3,83 .
Passo 1
O ciclo de refrigeração por compressão de vapor de R-
a envolve quatro processos em série:
: compressão adiabática não‐isentrópica de vapor superaquecido (compressor)
: rejeição de calor no condensador até líquido subresfriado
: estrangulamento (válvula de expansão) a entalpia constante
: absorção de calor no evaporador, gerando vapor superaquecido
Para resolver precisamos das propriedades termodinâmicas do R-
a em cada estado (entalpia
e entropia
), obtidas em tabelas de vapor (superaquecido e líquido) ou software. Depois calculamos:
- taxa de calor extraído do evaporador
- potência do compressor
- rendimento isentrópico do compressor
- COP do refrigerador
Passo 2
Determine propriedades em cada ponto usando tabelas de R-
a:
Estado
(entrada do compressor):
Na tabela de vapor superaquecido:
Estado
(saída do compressor):
Na tabela de vapor superaquecido:
Para a compressão isentrópica até
, igualamos
e, na tabela saturado a
MPa, obtemos
.
Estado
(saída do condensador, líquido subresfriado):
Na tabela de líquido subresfriado (ou usando
e
do líquido):
Estado
(após estrangulamento):
Passo 3
Cálculo da potência do compressor e da taxa de calor removido:
Taxa de fluxo mássico
Potência do compressor (energia por unidade de tempo):
Taxa de calor absorvido no evaporador:
Substituindo os valores tabulados obtém-se numericamente
Passo 4
Eficiência isentrópica do compressor
Usando
obtido no Passo
, encontra-se
Passo 5
Coeficiente de desempenho (COP) do refrigerador
Resposta
(a)
,
(b)
(c)
(b)
(c)