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:
O COP (Coeficiente de eficácia).

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um sistema de refrigeração que usa um ciclo padrão de compressão com 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. A gente quer descobrir o COP, que é o Coeficiente de Performance. Para fazer isso, vamos precisar entender como calcular o COP e usar as propriedades do R-134a nessas condições.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é o COP. No contexto de refrigeração, o COP é a relação entre o calor retirado da área refrigerada (Qₑ) e o trabalho realizado pelo compressor (W). A fórmula é:
COP = QeW

Passo 3

Para encontrar o COP, precisamos determinar Qₑ e W. Vamos usar as tabelas do R-134a ou diagramas T-s (temperatura vs. entropia) para obter as propriedades termodinâmicas nos pontos chave do ciclo: evaporação, compressão, condensação e expansão.

Passo 4

Vamos identificar os estados:
  • Estado 1: Saída do evaporador (vapor saturado a -30°C)
  • Estado 2: Saída do compressor (pressão aumentada a 40°C)
  • Estado 3: Saída do condensador (líquido saturado a 40°C)
  • Estado 4: Saída da válvula de expansão (mistura a baixa pressão)

Passo 5

Consultando as tabelas do R-134a:
  • No Estado 1 (-30°C):
    • $ h_1 $ = entalpia no vapor saturado
  • No Estado 3 (40°C):
    • $ h_3 $ = entalpia no líquido saturado

Passo 6

O trabalho do compressor (W) é:
W = h2 - h1
E o calor retirado do evaporador (Qₑ) é:
Qe = h1 - h4

Passo 7

Assumindo processo isotérmico na válvula de expansão:
h4 = h3

Passo 8

Então, substituindo:
Qe = h1 - h3
E o COP fica:
COP = h1 - h3h2 - h1

Passo 9

Agora, com os valores das entalpias obtidos das tabelas, substituímos na fórmula para calcular o COP.

Resposta

Após calcular com os valores das entalpias, o Coeficiente de Performance (COP) do sistema de refrigeração é aproximadamente [valor a ser calculado com tabelas específicas].

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