Um sistema de refrigeração com R-12 está operando em condições tais que a temperatura de vaporização é
e a de condensação é de
. Se se considerar que não ocorre nenhum sub resfriamento do líquido, de modo que a sua temperatura no controle de refrigeração seja também
, determine:
a) o efeito refrigerante por libra. (Resposta:
)
b) a massa de refrigerante circulada por minuto por tonelada. (Resposta:
)
c) a massa de refrigerante circulada por minuto para um sistema de 10 toneladas. (Resposta:
)
a) o efeito refrigerante por libra. (Resposta:
b) a massa de refrigerante circulada por minuto por tonelada. (Resposta:
c) a massa de refrigerante circulada por minuto para um sistema de 10 toneladas. (Resposta:
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede três coisas.
- Temperatura de vaporização (evaporador):
. - Temperatura de condensação (condensador):
. - Não há subresfriamento do líquido: o líquido no ponto de controle tem a temperatura de condensação
(ou seja, é líquido saturado a ). - Pedidos:
a) determinar o efeito refrigerante por libra ();
b) determinar a massa de refrigerante circulada por minuto por tonelada de refrigeração (por ton);
c) determinar a massa de refrigerante circulada por minuto para um sistema detoneladas ( ).
Observação: para resolver precisamos usar entalpias de saturado do R-12 nas temperaturas dadas (valores obtidos em tabela de propriedades do R-12).
Passo 2
Conceito físico e fórmula que vamos usar — explicação didática e sem pular etapas.
- Num ciclo de refrigeração por compressão de vapor, o “efeito refrigerante” por unidade de massa (às vezes chamado de carga frigorífica por libra) é a quantidade de calor retirada do espaço refrigerado quando uma libra de refrigerante evapora no evaporador.
- No processo típico (sem subresfriamento) as entalpias relevantes são:
-
: entalpia do vapor saturado que sai do evaporador (vapor saturado a ). -
: entalpia do líquido saturado que sai do condensador (líquido saturado a ).
-
- A válvula de expansão (ou dispositivo de estrangulamento) é, para efeito prático, um processo isentrópico? Não — é essencialmente isentrópico para entropia? Cuidado: a expansão através da válvula é considerada isentrópica? Não: a expansão por estrangulamento é aproximadamente isenthalpica (entalpia constante). Então a entalpia do fluido imediatamente após a válvula é igual à entalpia do líquido saturado na saída do condensador.
- Portanto o efeito refrigerante específico (por libra de refrigerante que circula) é a diferença entre a entalpia do vapor que sai do evaporador e a entalpia do líquido que entra no evaporador (após expansão). Assim:
Essa é a fórmula que usaremos.
Passo 3
Obtenção numérica das entalpias do R-12 nas temperaturas dadas (valores tirados da tabela de propriedades saturadas do R-12).
- Entalpia do vapor saturado a
: - Entalpia do líquido saturado a
:
Observação pedagógica: esses valores provêm da tabela de propriedades termodinâmicas do R-12 (tabela de saturação: colunas
para líquido saturado e
para vapor saturado em cada temperatura). Em prova, você deverá consultar a tabela do refrigerante dada pelo professor ou pela apostila; aqui eu usei os valores padrão de tabela para R-12.
Passo 4
Calcular o efeito refrigerante por libra usando a fórmula do Passo 2 e os valores do Passo 3.
Substituindo os números:
Interpretação: cada libra de R-12 que passa pelo evaporador retira
do ambiente refrigerado.
Passo 5
Determinar a massa de refrigerante circulada por minuto por tonelada.
- Definição útil:
tonelada de refrigeração (ton) equivale a . - Primeiro calculamos a vazão mássica em
:
- Substituindo
:
- Converter para
dividindo por :
Arredondando razoavelmente:
Dica prática para prova: você pode calcular diretamente
(pois
), o que dá
.
Passo 6
Determinar a massa de refrigerante circulada por minuto para um sistema de
toneladas.
- Se uma tonelada requer
, então toneladas exigem:
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)