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 resfriamento;
A taxa de resfriamento;
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um sistema de refrigeração que opera com um ciclo padrão de compressão usando o refrigerante R-134a. As temperaturas de evaporação e condensação são -30°C e 40°C, respectivamente, e a vazão mássica do refrigerante é de 2 kg/s. Nosso objetivo aqui é determinar a taxa de resfriamento desse sistema.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a taxa de resfriamento. Ela representa a quantidade de calor que o sistema consegue retirar do ambiente refrigerado por unidade de tempo, geralmente medida em watts (W) ou quilowatts (kW). Para calcular isso, precisamos conhecer as propriedades termodinâmicas do refrigerante R-134a nas condições dadas.
Passo 3
Vamos usar o conceito de entalpia, que é uma medida da energia total de um sistema termodinâmico. No ciclo de compressão de vapor, a taxa de resfriamento ($ \dot{Q}_L
h_1
h_4
\dot{m} $):
Passo 4
Para encontrar $ h_1 $ e $ h_4 $, precisamos consultar as tabelas de propriedades do R-134a para as temperaturas de evaporação e condensação fornecidas.
- Na evaporadora (-30°C): O refrigerante está na forma de vapor saturado, então usamos a entalpia de vapor saturado $ h_g $ a -30°C.
- No condensador (40°C): O refrigerante está na forma de líquido saturado, então usamos a entalpia de líquido saturado $ h_f $ a 40°C.
Passo 5
Vamos supor que, consultando as tabelas do R-134a:
- $ h_1 = h_g $ a -30°C ≈ 247.4 kJ/kg
- $ h_4 = h_f $ a 40°C ≈ 93.5 kJ/kg
Passo 6
Agora, substituímos esses valores na fórmula da taxa de resfriamento:
Resposta
A taxa de resfriamento do sistema é de aproximadamente 307,8 kW.