Os seguintes dados referem-se a um ciclo de refrigeração, que utiliza R-22 como fluido refrigerante:
P1=1,2 MPa ; T1=110^circ C, pressão e temperatura do compressor e entrada no condensador.
P2=1,2 MPa ; T2=30^circ C, pressão e saida do condensador e entrada na válvula de expansão.
P3=0,5 MPa, pressão de saída da válvula de expansão e entrada no evaporador.
P4=0,5 MPa ; T4=0^circ C pressão e temperatura de saida do evaporador e entrada no compressor.
Vazão de fluido refrigerante =0,2 kg / s
Supondo o compressor adiabático, determine a potência de acionamento do compressor.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre um ciclo de refrigeração usando R-22 como fluido refrigerante. A gente vai precisar usar conceitos de termodinâmica, especialmente relacionados a ciclos frigoríficos como o ciclo de compressão de vapor. Para resolver, vamos precisar consultar tabelas de propriedades do R-22 para encontrar entalpias em cada ponto do ciclo. O objetivo é encontrar a potência que o compressor precisa para funcionar, dado que o processo no compressor é adiabático (ou seja, não troca calor com o ambiente).

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os quatro pontos do ciclo e suas condições de pressão e temperatura:
  • Ponto 1: (saída do compressor e entrada no condensador)
  • Ponto 2: (saída do condensador e entrada na válvula de expansão)
  • Ponto 3: (saída da válvula de expansão e entrada no evaporador)
  • Ponto 4: (saída do evaporador e entrada no compressor)
Vamos usar as tabelas do R-22 para encontrar as entalpias ( ) em cada ponto.

Passo 3

No ponto 1, temos e . Usando as tabelas do R-22, encontramos a entalpia .
Supondo que o compressor seja adiabático e ideal, a entropia é constante durante a compressão. Portanto, podemos usar a entropia do ponto 1 para encontrar a entalpia no ponto 2 (após a compressão).

Passo 4

No ponto 2, após a compressão adiabática, a pressão é e a temperatura é . Usamos a entropia do ponto 1 para encontrar a entalpia no ponto 2 utilizando as tabelas de R-22.

Passo 5

No ponto 3, temos . A válvula de expansão é um dispositivo que ocorre a processo isotérmico e isentrópico, então a entalpia permanece constante. Portanto, .

Passo 6

No ponto 4, temos e . Usamos as tabelas do R-22 para encontrar a entalpia nesse ponto.

Passo 7

Agora, calculamos a variação de entalpia no compressor: dotW = dotm times De.
A potência do compressor ( ) é dada pela fórmula:
Onde é a vazão mássica.

Passo 8

Multiplicamos a vazão mássica pela variação de entalpia para encontrar a potência:
dotW = 0,2 , kg/s times (h2 - h1)
Essa será a potência necessária para acionar o compressor.

Resposta

A potência de acionamento do compressor é de aproximadamente [valor calculado] kW.

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