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:
As entalpias dos estados definidos no ciclo;
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:
- Estado 1: Saída do evaporador, onde o refrigerante está na forma de vapor saturado a -30°C.
- Estado 2: Saída do compressor, onde o refrigerante está como vapor superaquecido a 40°C.
- Estado 3: Saída do condensador, onde o refrigerante está na forma de líquido saturado a 40°C.
- 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