Refrigerante R134a com uma vazão mássica constante de 5,2 lbm / s escoa para o interior de um reservatório cilíndrico inicialmente evacuado de volume de 1,2 ft^3. O final do processo, a pressão do tanque é de 140 lbf / in^2 e a temperatura é de 70^circ F. Determine o tempo, em segundos, para encher o tanque.

Passo 1

O problema descreve o escoamento de R-134a para dentro de um reservatório rígido de volume constante V=1,2 ft^3, inicialmente evacuado. A vazão mássica é constante e vale dot m=5,2 lbm/s. No final do enchimento, o fluido no tanque está à pressão P=140 lbf/in^2 (absoluta) e à temperatura T=70^circF.
O conteúdo da matéria aqui é balanço de massa em regime transiente para um volume de controle rígido, junto com uso de propriedades termodinâmicas (tabela de R-134a) para determinar a densidade no estado final.

Passo 2

Em um reservatório rígido, a massa acumulada até o instante final t é
m = dot m,t
Para encontrar m também podemos usar
m = rho,V,
onde rho é a densidade do R-134a no estado final (P,T).

Passo 3

Consultando a tabela de R-134a para líquido comprimido (aproximado pelo líquido saturado a T=70^circF), obtemos o volume específico
vf approx 0,01690 ft^3/lbm
Logo, a densidade é
rho = 1vf approx 10,01690 lbm/ft^3 approx 59,2 lbm/ft^3

Passo 4

A massa final no tanque é
m = rho,V = 59,2;lbmft^3;times 1,2;ft^3 approx 71,0 lbm
Como dot m=5,2 lbm/s, o tempo necessário para acumular essa massa é
t = mdot m = 71,05,2 s approx 13,7 s

Resposta

O tempo para encher o tanque é aproximadamente 13,7 s.

Exercícios relacionados