Em um sistema de refrigeração industrial, é utilizada a amônia (R-717) como fluido de trabalho. O dispositivo de expansão (válvula de expansão termostática) reduz a pressão do refrigerante de 15,850 kgf/cm²
do estado de líquido saturado (estado1) para a pressão de 1,940
título,
(estado 2). Determinar:
c) A qual processo ideal mais se aproxima o processo de expansão na válvula de expansão termostática (isocórico, isotérmico, isentrópico, isentálpico, isobárico). Explique.
c) A qual processo ideal mais se aproxima o processo de expansão na válvula de expansão termostática (isocórico, isotérmico, isentrópico, isentálpico, isobárico). Explique.
Passo 1
Vamos resumir o que o exercício está nos pedindo. Temos um sistema de refrigeração industrial que usa amônia (R-717) como fluido de trabalho. A válvula de expansão está reduzindo a pressão do refrigerante de 15,850 kgf/cm² no estado inicial (estado 1) para 1,940 kgf/cm² no estado final (estado 2), onde o refrigerante está numa mistura com qualidade
. O conteúdo da matéria envolvido aqui é termodinâmica, especificamente os processos termodinâmicos que ocorrem durante a expansão do refrigerante. Para resolver, vamos precisar entender os diferentes tipos de processos termodinâmicos e identificar qual deles mais se aproxima do que acontece na válvula de expansão.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar quais são os processos termodinâmicos mencionados:
- Isocórico (Processo a volume constante): O volume não muda durante o processo.
- Isotérmico (Processo a temperatura constante): A temperatura permanece constante.
- Isentrópico (Processo adiabático e reversível, com entropia constante): Não há troca de calor e a entropia permanece constante.
- Isentrálpico (Processo com entalpia constante): A entalpia não muda durante o processo.
- Isobárico (Processo a pressão constante): A pressão permanece constante.
Agora, vamos analisar qual desses processos mais se aproxima do que ocorre na válvula de expansão termostática.
Passo 3
Na válvula de expansão termostática, o refrigerante passa de uma alta pressão para uma baixa pressão de forma rápida. Esse processo é geralmente considerado adiabático porque ocorre rapidamente, não permitindo troca de calor significativa com o ambiente. Além disso, a entalpia do refrigerante permanece praticamente constante durante essa expansão, já que a válvula não realiza trabalho nem troca calor.
Passo 4
Analisando as definições, percebemos que o processo onde a entalpia permanece constante é o processo isentrálpico. Apesar de o processo ser adiabático, a chave aqui é a constância da entalpia, que é uma característica importante na válvula de expansão. A entropia não permanece constante porque o processo não é reversível, o que o diferencia do processo isentrópico.
Resposta
O processo de expansão na válvula de expansão termostática mais se aproxima de um processo isentrálpico, onde a entalpia do refrigerante permanece constante durante a redução de pressão.