Um sistema de refrigeração está operando como um ciclo padrão de compressão com R-134a e temperatura de evaporação e condensação de -30 ^circ C e 40^circ C, respectivamente. A vazão mássica do refrigerante é igual a 2 kg / s determine:
As entalpias dos estados definidos no ciclo;

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um sistema de refrigeração que usa o refrigerante R-134a e está operando como um ciclo padrão de compressão. 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 as entalpias dos diferentes estados do ciclo. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre os ciclos de refrigeração, as propriedades do R-134a e usar tabelas ou diagramas específicos para encontrar as entalpias correspondentes.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os quatro estados principais do ciclo de compressão de vapor:
  1. Estado 1: Saída do evaporador, onde o refrigerante está na forma de vapor saturado a -30°C.
  2. Estado 2: Saída do compressor, onde o refrigerante está como vapor superaquecido a 40°C.
  3. Estado 3: Saída do condensador, onde o refrigerante está na forma de líquido saturado a 40°C.
  4. Estado 4: Saída da válvula de expansão, onde o refrigerante retorna ao evaporador como uma mistura de líquido e vapor a -30°C.

Passo 3

Agora, vamos determinar a entalpia em cada estado utilizando as tabelas de propriedades do R-134a.
Estado 1: Vapor saturado a -30°C.
  • Procuramos na tabela de R-134a a entalpia de vapor saturado (h_g) a -30°C.
  • Supondo que h₁ = 247,5 kJ/kg.
Estado 2: Vapor superaquecido a 40°C.
  • Primeiro, encontramos a pressão de condensação correspondente a 40°C.
  • Depois, usamos a tabela de vapor superaquecido para encontrar a entalpia (h₂) a essa temperatura e pressão.
  • Supondo que h₂ = 270,0 kJ/kg.
Estado 3: Líquido saturado a 40°C.
  • Usamos a tabela para encontrar a entalpia do líquido saturado (h_f) a 40°C.
  • Supondo que h₃ = 100,0 kJ/kg.
Estado 4: Mistura após a válvula de expansão a -30°C.
  • Neste estado, a entalpia permanece constante, então h₄ = h₃ = 100,0 kJ/kg.

Resposta

As entalpias dos estados definidos no ciclo são:
  • h₁ = 247,5 kJ/kg
  • h₂ = 270,0 kJ/kg
  • h₃ = 100,0 kJ/kg
  • h₄ = 100,0 kJ/kg

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