Enunciado

Um refrigerador comercial com refrigerante R - 134 a como fluido de trabalho é usado para manter o espaço refrigerante a - 30 ° C rejeitando o calor dissipado para a água de resfriamento que entra no condensador a 18 ° C a uma taxa de 0,25   k g / s e sai a 26 ° C . O refrigerante entra no condensador a 1,2   M P a e 65 ° C e sai a 42 ° C . O estado de entrada do compressor é 60   k P a e - 34 ° C e o compressor deve ganhar um calor líquido de 450   W da vizinhança. Determine (a) o título do refrigerante na entrada do evaporador, (b) a carga de refrigeração, (c) o C O P do refrigerador e (d) a carga máxima teórica de refrigeração para a mesma entrada de potência no compressor.

Passo 1

Bora lá galera!

  1. Vamos começar buscando os dados das tabelas do refrigerante R - 134 a (Tabelas A-11, A-12 e A-13):
  2. P 1 = 60   k P a T 1 = - 34 ° C   h 1 = 230,03   k J / k g

    P 2 = 120 0   k P a T 2 = 6 5 ° C   h 2 = 295,16   k J / k g

    P 3 = 1200   k P a T 3 = 42 ° C   h 3 = 111,23   k J / k g

    Como h 4 = h 3 = 111,23   k J / k g :

    P 4 = 60   k P a h 4 = 111,23   k J / k g   x 4 = 0,4795

    Uhull !! Primeira etapa concluída com sucesso!

    Passo 2

  3. Agora vamos ver os dados nas tabelas novamente, mas dessa vez da Tabela A-4 :
  4. h w 1 = h f @ 18 ° C = 75,47 k J k g

    h w 2 = h f @ 26 ° C = 108,94 k J k g

    A taxa de fluxo de massa do refrigerante pode ser determinada a partir de um balanço de energia no compressor, logo:

    m ˙ R ⋅ h 2 - h 3 = m ˙ w ⋅ h w 2 - h w 1

    m ˙ R ⋅ 295,16 - 111,23 = 0,25 ⋅ 108,94 - 75,47

    m ˙ R = 0 , 0455   k g / s

    Assim, para determinarmos a carga de refrigeração, temos que:

  • Q ˙ H = m ˙ R ⋅ h 2 - h 3 = 0,0455 ⋅ 295,16 - 111,23 = 8,367   k W
  • W ˙ i n = m ˙ R ⋅ h 2 - h 1 - Q ˙ i n = 0,0455 ⋅ 295,16 - 230,03 - 0,45 = 2,513   k W

E finalmente, a carga de refrigeração:

Q ˙ L = Q ˙ H ⋅ W ˙ i n = 8,367 - 2,513 = 5,85   k W

Passo 2

  • C O P do refrigerador de acordo com sua definição é:
  • C O P = Q ˙ L W ˙ i n = 5,85 2,513 = 2,33

    Passo 3

  • Finalmente o último item dessa questão, em que nos pede para calcularmos a carga máxima teórica de refrigeração para a mesma entrada de potência no compressor. Portanto:
  • C O P m a x = 1 T H / T L - 1 = 1 ( 18 + 273 ) / ( - 30 + 273 ) - 1 = 5,063

    Logo:

    Q ˙ L , m a x = C O P m a x ⋅ W ˙ i n = 5,06 3 ⋅ 2,513 = 12,72   k W

    Essa questão foi, heim... Bora pra próxima?

    Resposta

    1. x 4 = 0,4795
    2. Q ˙ L = 5,85   k W
    3. Q ˙ L , m a x = 1 2,72   k W

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