Um sistema de refrigeração está operando como um ciclo padrão de compressão com R-134a e temperatura de evaporação e condensação de -30
e
, respectivamente. A vazão mássica do refrigerante é igual a
determine:
A taxa de rejeição de calor no condensador;
A taxa de rejeição de calor no condensador;
Passo 1
Vamos resolver esse exercício de termodinâmica sobre um sistema de refrigeração que usa o refrigerante R-134a. O problema nos dá as temperaturas de evaporação (-30°C) e condensação (40°C), além da vazão mássica do refrigerante, que é de 2 kg/s. Precisamos determinar a taxa de rejeição de calor no condensador. Para isso, vamos utilizar conceitos básicos do ciclo de compressão de vapor e propriedades do R-134a.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa a taxa de rejeição de calor no condensador. Basicamente, é a quantidade de calor que o condensador remove do sistema para condensar o refrigerante vaporizado de volta ao estado líquido.
Passo 3
No ciclo de compressão de vapor, a taxa de rejeição de calor no condensador ($ Q_{cond} $) pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
- $ \dot{m} $ é a vazão mássica do refrigerante.
- $ h_2 $ é a entalpia do refrigerante após a compressão (estado 2).
- $ h_3 $ é a entalpia do refrigerante após a condensação (estado 3).
Passo 4
Para encontrar $ h_2 $ e $ h_3 $, precisamos consultar as tabelas de propriedades do R-134a ou usar diagramas de Mollier. Como não temos as tabelas aqui, vamos assumir valores típicos para essas temperaturas:
- A 40°C de condensação, a entalpia $ h_3 $ aproximadamente é 245 kJ/kg.
- Após a compressão, supondo uma eficiência isentrópica ideal, a entalpia $ h_2 $ pode ser aproximadamente 275 kJ/kg.
Passo 5
Agora, substituímos os valores na fórmula:
Resposta
A taxa de rejeição de calor no condensador é de 60 kJ/s.