Um sistema de refrigeração por compressio de vapor trabalha com refrigerante R -134a a uma taxa de
. O refrigerante entra no compressor a
e 0,11 MPa e sai a
. A eficiência isoentrópica do compressor é de
. Nilo hí queda de pressào apreciável à medida que o refrigerante escoa pelo condensador e pelo evaporador. O refrigerante sai do condensador a
e
. Ignorando os efeitos de transferência de calor entre o compressor e a vizinhança, determine:
a) COP ;
b) Capacidade frigorifica, em kW ;
c) O trabalho liquido, em kW ;
d) Diagrama T-s;
e) Considerando dois ciclos de refrigeração por compressão de vapor, O vapor entra na válvula de expansâo como líquido saturado a
subresfriado a
no outro. A pressão do evaporador de ambos os ciclos 6 igual. Qual ciclo terá um COP mais alto considerando a mesma capacidade de refrigeraçâo.
a) COP ;
b) Capacidade frigorifica, em kW ;
c) O trabalho liquido, em kW ;
d) Diagrama T-s;
e) Considerando dois ciclos de refrigeração por compressão de vapor, O vapor entra na válvula de expansâo como líquido saturado a
T(°C) | P(kPa) | h(kJ/kg) | s(kJ/kg-K) |
---|---|---|---|
52,1 | 900 | 287 | 0,9728 |
-24,28 | 110 | 100,9 | 0,4077 |
-17 | 110 | 241,6 | 0,9728 |
35 | 900 | 100,9 | 0,3714 |
Passo 1
Beleza, vamos recapitular: é um ciclo de refrigeração por compressão de vapor usando R-134a, com vazão de 10 kg/min (ou 0,1667 kg/s).
Estados conhecidos:
Estados conhecidos:
- Estado 1: vapor saturado a –17 °C e 0,11 MPa (tabela:
kJ/kg, kJ/kg·K). - Estado 2: vapor comprimido a 0,9 MPa, compressor com eficiência isoentrópica de 80 %.
- Estado 3: líquido saturado a 35 °C e 0,9 MPa (tabela:
kJ/kg). - Estado 4: depois da válvula de expansão, mesma pressão de 0,11 MPa,
.
Conteúdo da matéria: ciclo de refrigeração, processos isentrópico real, tabela de propriedades, cálculo de COP, capacidades e discussão de subresfriamento. A gente vai precisar dos valores de
e
na tabela e usar
– ,
– eficiência do compressor,
– balanços de energia por kg de refrigerante.
–
– eficiência do compressor,
– balanços de energia por kg de refrigerante.
Passo 2
Calcular vazão mássica em kg/s:
Passo 3
Compressão isoentrópica: o entropia ideal no estado 2s é
Na tabela de 0,9 MPa, vapor saturado a 52,1 °C tem exatamente
e
kJ/kg.
Passo 4
Compressor real (eficiência
):
Trabalho específico do compressor:
Passo 5
Condensação: sai líquido saturado no estado 3, então
Passo 6
Expansão isoentalpica (válvula):
Passo 7
Evaporação: calor absorvido por kg de fluido
Passo 8
COP do ciclo:
Passo 9
Capacidade frigorífica em kW:
Passo 10
Trabalho líquido (potência consumida pelo compressor):
Passo 11
Diagrama T–s (só pra visualizar):
1 → 2s (isentrópico pra 0,9 MPa)
2s → 2 (real, mais quente)
2 → 3 (condensação a 0,9 MPa)
3 → 4 (expansão isoentalpica)
4 → 1 (evaporação a 0,11 MPa)
Num gráfico T vs. s, você liga esses pontos na ordem do ciclo.
1 → 2s (isentrópico pra 0,9 MPa)
2s → 2 (real, mais quente)
2 → 3 (condensação a 0,9 MPa)
3 → 4 (expansão isoentalpica)
4 → 1 (evaporação a 0,11 MPa)
Num gráfico T vs. s, você liga esses pontos na ordem do ciclo.
Passo 12
Parte (e): comparar ciclo sem e com subresfriamento a 30 °C (mesma pressão do evaporador e mesma refrigeração).
– Subresfriar significa menor, logo
menor.
– Mesmo (evaporação igual) e mesmo processo de compressão, então
praticamente não muda.
– Mas fica maior.
Logo, para mesma potência de compressor, o ciclo subresfriado entrega mais frio e ganha COP maior.
– Subresfriar significa
– Mesmo
– Mas
Logo, para mesma potência de compressor, o ciclo subresfriado entrega mais frio e ganha COP maior.
Resposta
a) COP ≈ 2,48
b) Capacidade frigorífica ≈ 23,45 kW
c) Trabalho líquido ≈ 9,46 kW
d) Diagrama T–s: ciclo 1→2s→2→3→4→1, conforme descrito no Passo 11
e) O ciclo com líquido subresfriado a 30 °C tem COP maior do que o que usa líquido saturado a 30 °C.
b) Capacidade frigorífica ≈ 23,45 kW
c) Trabalho líquido ≈ 9,46 kW
d) Diagrama T–s: ciclo 1→2s→2→3→4→1, conforme descrito no Passo 11
e) O ciclo com líquido subresfriado a 30 °C tem COP maior do que o que usa líquido saturado a 30 °C.