O refrigerante R134a entra no compressor de um refrigerador como vapor superaquecido a 0,14 MPa, com um grau de superaquecimento de 5^circ C. 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 4^circ C. Levando em conta que a eficiência isentrópica seja eta isen =0,282+0,077 cdot rp-0,006 cdot rp^2 e a eficiência volumétrica da vazão volumétrica que passa pelo compressor seja etav=1,037-0,152 cdot rp+0,024 cdot rp^2- 0,001 cdot rp^3. Considere também os seguintes dados referentes ao compressor: N=2900 rpm (velocidade de rotação do compressor), V(volume deslocado do compressor) =20,4 cm^3. Determinar: (b) a potência consumida pelo compressor em kW;

Passo 1

Beleza, então o enunciado pede a potência consumida pelo compressor de R134a (parte b). A gente tem um ciclo de refrigeração: o gás entra no compressor como vapor superaquecido a 0,14 MPa (+5 °C de superaquecimento) e sai a 0,8 MPa. Eles deram duas eficiências dependentes da razão de pressão
rp = P2P1,,
uma isentrópica e outra volumétrica , além da rotação e do deslocamento volumétrico .
Conteúdo necessário:
  • Relação de pressão
  • Cálculo de e
  • Vazão volumétrica real
  • Vazão mássica (usar na entrada, de tabela superaquecido)
  • Trabalho isentrópico específico e real
  • Potência

Passo 2

Calcular rp=0,80,14approx5,714, e as eficiências:
etarm isen=0,282+0,077,rp-0,006,rp^2 Rightarrow etarm isenapprox0,526
Plugando em
etav=1,037-0,152,rp+0,024,rp^2-0,001,rp^3 Rightarrow etavapprox0,766

Passo 3

Vazão volumétrica real do compressor:
N=2900;rpm=48,33;rev/s, Vd=20,4;cm^3/rev=2,04times10^-5;m^3/rev,
dot V = N;Vd;etav =48,33times2,04!times10^-5times0,766 approx7,6times10^-4;m^3/s
Para achar a vazão mássica precisamos do volume específico v1approx0,055;m^3/kg na entrada (0,14 MPa, Tsat+5 °C). Da tabela superaquecido a essa condição dá algo como
dot m=dot Vv1 approx7,6times10^-40,055 approx1,38times10^-2;kg/s
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Passo 4

Trabalho isentrópico específico wsapprox55;kJ/kg . A gente usa tabelas de R134a para achar
  • em (0,14 MPa; Tsat+5 °C),
  • em (0,8 MPa; mesmo de entrada).
    Numericamente isso costuma dar algo em torno de

Passo 5

Trabalho real por kg:
w=wsetarm isen approx550,526 approx104;kJ/kg
Potência do compressor:
dot W=dot m,w approx0,0138;kg/stimes104;kJ/kg approx1,43;kW

Resposta

A potência consumida pelo compressor é aproximadamente 1,4 kW.

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