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: (F) O COP do sistema e
Passo 1
Beleza, então o nosso exercício é de termodinâmica de ciclos de refrigeração com R134a. A ideia é calcular o COP do refrigerador sabendo:
- Entrada do compressor como vapor superaquecido a 0,14 MPa e 5 °C de superaquecimento.
- Saída do compressor a 0,8 MPa, usando uma eficiência isentrópica dada.
- Condensação isobárica até 4 °C de subresfriamento a 0,8 MPa.
- As eficiências isentrópica e volumétrica do compressor dependem da razão de pressão
. - O compressor gira a 2900 rpm e desloca 20,4 cm³ por volta.
Para resolver vamos precisar:
- Tabelas de propriedades do R134a (saturado e superaquecido).
- Definição de eficiência isentrópica
. - Definição de eficiência volumétrica
. - Noções de processo isentrópico, expansão isentrópica, e fórmula do COP:
onde
e
.
Passo 2
Primeiro a gente identifica os estados do ciclo:
Estado 1: entrada do compressor, superaquecido.
Estado 1: entrada do compressor, superaquecido.
-
. - A saturação nesse
dá . - Como é 5 °C de superaquecimento, a temperatura real de entrada é
Na tabela de superaquecido a
e
achamos (aprox.):
Passo 3
Estado 2: saída do compressor, pressão
.
- Calculamos a razão de pressão
- Eficiência isentrópica
- Se o processo fosse isentrópico
, na tabela superaquecido a 0,8 MPa e acharíamos
- Então o entalpia real de saída é
Passo 4
Estado 3: saída do condensador, líquido subresfriado.
- Ainda
, . - Subresfriamento de 4 °C →
.
Na tabela de líquido comprimido a 0,8 MPa e 27,1 °C:
Passo 5
Estado 4: após a válvula (expansão isenthalpica)
Para calcular o resfriamento no evaporador, a gente faz:
E o trabalho específico do compressor é
Passo 6
Fórmula do COP do refrigerador:
Resposta
O COP do sistema de refrigeração calculado é aproximadamente 2,92.