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: © a taxa de transferência de calor removida pelo espaço refrigerado em kW;

Passo 1

Beleza, vamos resumir o que nos pediram. Temos um ciclo de refrigeração com R-134a, cujo compressor suga vapor superaquecido e manda pra 0,8 MPa. Depois, no condensador, ele esfria e fica subresfriado 4 °C.
O item © quer a taxa de calor retirada do espaço refrigerado (ou seja, a potência frigorífica) em kW.
Conteúdo que vamos usar:
  1. Cálculo do fluxo mássico através da eficiência volumétrica;
  2. Leitura de entalpias nos estados 1 (fim da evaporação + superaquecimento) e 4 (saída do condensador + subresfriamento) usando tabelas de R-134a;
  3. Potência frigorífica = ṁ·(h₁ – h₄).

Passo 2

Primeiro, a gente calcula a vazão volumétrica e daí a vazão mássica.
  1. Razão de compressão
rp = P2P1 = 0,80,14 approx 5,714
  1. Eficiência volumétrica
etav = 1,037 - 0,152,rp + 0,024,rp^2 - 0,001,rp^3
Substituindo etav approx 1,037 -0,152cdot5,714 +0,024cdot5,714^2 -0,001cdot5,714^3 approx 0,766 :
V!d = 20,4;cm^3/rev=2,04times10^-5;m^3/rev, n = 2900;rpm=48,33;rev/s
  1. Vazão volumétrica do compressor
dot V = V!d,n,etav =2,04times10^-5times48,33times0,766 approx7,54times10^-4;m^3/s
v1approx0,168;m^3/kgLongrightarrow rho1=1v1approx5,95;kg/m^3
  1. Densidade do vapor na entrada (estado 1)
    A gente usa o volume específico dot m = rho1,dot V approx5,95times7,54times10^-4 approx4,49times10^-3;kg/s de R-134a a MPa e .
    Das tabelas sai algo em torno de
  1. Vazão mássica

Passo 3

Agora encontramos as entalpias nos estados 1 e 4 pelas tabelas de R-134a:
  1. Estado 1 (fim da evaporação + 5 °C de superaquecimento)
h1approx263;kJ/kg
  1. Estado 4 (saída do condensador a 0,8 MPa com 4 °C de subresfriamento)
h4approx95;kJ/kg
A variação de entalpia na evaporação é
De

Passo 4

Finalmente, a potência frigorífica (calor retirado do espaço) é
dot Qfrio =dot m;De

Resposta

A taxa de calor removida do espaço refrigerado é, aproximadamente, 0,75 kW.

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