Para um sistema de refrigeração, a pressão do fluido refrigerante no evaporador é de 210 kPa , enquanto no condensador é de 750 kPa . Se amônia for utilizada em condições saturadas, calcule o trabalho por unidade de massa teórico necessária para operar o compressor.

Passo 1

O enunciado trata do ciclo de refrigeração com amônia em condições saturadas e pede o trabalho teórico por unidade de massa no compressor, que opera de forma isentrópica entre a pressão de evaporador p_1=210\:\mathrm{kPa} e a pressão de condensador p_2=750\:\mathrm{kPa}. Para resolver precisamos usar tabelas termodinâmicas de amônia para obter entalpias e entropias nos dois estados do fluido.

Passo 2

Identificamos os dois estados do fluido na entrada e na saída do compressor:
Estado 1 (entrada): vapor saturado à pressão p_1=210\:\mathrm{kPa}.
Estado 2 (saída): vapor superaquecido à pressão p_2=750\:\mathrm{kPa}, com compressão isentrópica, logo
s_2 = s_1.

Passo 3

Na tabela de amônia saturada a p_1=210\:\mathrm{kPa} (aprox.\ -4{,}6^\circ\mathrm C) lemos o vapor saturado:
h_1 = 1425\:\mathrm{kJ/kg}, \quad s_1 = 6{,}53\:\mathrm{kJ/(kg\cdot K)}.

Passo 4

Para p_2=750\:\mathrm{kPa} buscamos na tabela superaquecida a entalpia correspondente a s_2=s_1=6{,}53\:\mathrm{kJ/(kg\cdot K)}. Interpolando entre as linhas da tabela superaquecida em torno de s=6{,}53 obtém-se aproximadamente
h_2 \approx 1578\:\mathrm{kJ/kg}.

Passo 5

O trabalho específico de compressão isentrópica é a variação de entalpia entre os estados 2 e 1:
w = h_2 - h_1 = 1578 - 1425 = 153\:\mathrm{kJ/kg}.

Resposta

O trabalho teórico necessário é aproximadamente 153\:\mathrm{kJ/kg}.

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