O refrigerante R134a entra no compressor de um refrigerador como vapor superaquecido a
, com um grau de superaquecimento de
. Este fluido refrigerante sai a 0,8 MPa. O refrigerante é resfriado no condensador isobaricamente até uma certa temperatura, considerando um grau de subresfriamento de
. Levando em conta que a eficiência isentrópica seja
e a eficiência volumétrica da vazão volumétrica que passa pelo compressor seja
. Considere também os seguintes dados referentes ao compressor:
(velocidade de rotação do compressor), V(volume deslocado do compressor)
. Determinar: (a) a vazão mássica em kg/s que passa pelo compressor;
Passo 1
Beleza, vamos recapitular rapidinho o que o exercício tá pedindo e o que a gente vai usar:
- Temos R134a entrando no compressor como vapor superaquecido a 0,14 MPa e 5 °C acima da temperatura de saturação. Sai do compressor a 0,8 MPa.
- O condensador depois resfria isobaricamente e subresfria em 4 °C, mas isso só nos interessa pra parte do refugo de calor.
- Nos dão duas eficiências que dependem da razão de pressão
:
- E o compressor gira a
rpm, com deslocamento por volta.
O que querem na letra (a) é a vazão mássicaem kg/s.
Pra resolver vamos usar teoria de compressor volumétrico:
- Achar
- Calcular
- Pegar o volume específico do fluido na entrada
em tabela de vapor superaquecido - Calcular vazão volumétrica real
- Transformar em vazão mássica
Passo 2
Calcular a razão de pressão
Substituindo em
:
Então a eficiência volumétrica do compressor é cerca de 0,766 (76,6%).
Passo 3
Determinar o volume específico de entrada
.
- Na pressão
MPa, a temperatura de saturação é cerca de C. - Como temos 5 °C de superaquecimento, a temperatura de entrada é
C.
Consultando tabela de vapor superaquecido de R134a emMPa e C, achamos
(esse valor vem direto da tabela — essencialmente é o volume que cada kg ocupa nessa condição).
Passo 4
Calcular a vazão volumétrica real que entra no compressor:
- Primeiro convertemos
para revoluções por segundo:
- O deslocamento por volta é
. - Então a vazão volumétrica real é
Passo 5
Transformar vazão volumétrica em vazão mássica usando
:
Isso dá cerca de 0,00252 kg/s (ou 2,52 g/s).
Resposta
A vazão mássica que passa pelo compressor é aproximadamente