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:
O COP (Coeficiente de eficácia).
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:
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:
E o calor retirado do evaporador (Qₑ) é:
Passo 7
Assumindo processo isotérmico na válvula de expansão:
Passo 8
Então, substituindo:
E o COP fica:
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].