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:
Comente baseado nos resultados das questões (e) e (f), sobre a influência do subresfriamento na eficiência do ciclo.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me pediu para comentar sobre como o subresfriamento influencia na eficiência de um ciclo de refrigeração padrão de compressão usando o refrigerante R-134a. A gente vai precisar entender o que é subresfriamento, como ele se aplica no ciclo e como afeta a eficiência, ou seja, o desempenho do sistema.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é subresfriamento. No ciclo de refrigeração, após o refrigerante passar pelo condensador, ele está na forma líquida, mas ainda na temperatura de condensação, que no seu caso é 40°C. Subresfriamento é o processo de resfriar esse líquido abaixo da temperatura de condensação, por exemplo, para 38°C. Isso significa que o líquido refrigerante está “mais frio” do que o necessário apenas para a condensação.

Passo 3

Por que fazer isso? Bem, ao subresfriar o líquido refrigerante antes que ele entre no dispositivo de expansão (como a válvula de expansão), a gente garante que ele permaneça como líquido durante todo o processo de expansão e evaporação. Isso evita a formação de vapor antes do evaporador, o que poderia reduzir a eficiência do ciclo.

Passo 4

Agora, vamos ver como o subresfriamento influencia na eficiência. Quando o líquido está subresfriado, a quantidade de energia necessária para evaporá-lo no evaporador diminui. Isso porque o refrigerante precisa absorver menos calor para passar do estado líquido para o gasoso. Como resultado, a mesma quantidade de refrigerante pode transferir mais calor na evaporação, aumentando o coeficiente de desempenho (COP) do ciclo.

Passo 5

Além disso, o subresfriamento aumenta a densidade do líquido refrigerante, permitindo que mais massa de refrigerante circule pelo sistema sem aumentar a vazão mássica. Isso também contribui para uma transferência de calor mais eficiente e, consequentemente, para uma melhor eficiência do ciclo.

Passo 6

Por outro lado, há um limite para o benefício do subresfriamento. Se o líquido for subresfriado demais, pode levar a um aumento nas perdas por sobrecarga térmica e exigir mais trabalho do compressor, o que pode compensar os ganhos de eficiência. Por isso, é importante otimizar o nível de subresfriamento para maximizar o desempenho do ciclo.

Resposta

Então, resumindo, o subresfriamento no ciclo de refrigeração de compressão aumenta a eficiência ao reduzir a quantidade de energia necessária para evaporar o refrigerante e ao permitir uma maior transferência de calor sem aumentar a vazão mássica. No entanto, é crucial encontrar um equilíbrio para evitar perdas que possam diminuir a eficiência geral do sistema.

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