Enunciado

Um refrigerador, que utiliza R - 134 a como fluido de trabalho, está localizado numa sala onde a temperatura é igual a 20 ° C . Considere que o compressor não PE adiabático nem reversível e que os outros componentes do ciclo de refrigeração operam de modo ideal. O compressor é alimentado com vapor saturado de refrigerante a - 20 ° C e a temperatura do R - 134 a na seção de descarga do compressor é 50 ° C . A temperatura no condensador do ciclo é 40 ° C , a vazão em massa de refrigerante no ciclo é 0.2   k g / s . Sabendo que o coeficiente de eficácia do ciclo é 2.3 , determine a potência necessária para acionar o compressor e a taxa de geração de entropia no processo de compressão.

Passo 1

FALA AÍ GALERINHA, tem muitas temperaturas TT, mas relaxa, vem comigo que é sucesso! Primeiro de tudo, vamos observar o diagrama do ciclo de refrigeração abaixo:

Por ele sabemos que T c o n d = 40 ° C , T 2 = 50 ° C e T e v a p = T 1 = - 20 ° C , utilizando essa informação e a tabela B . 5 sabemos que:

P 2 = P 3 = P s a t 40 ° C = 1017   k P a

h 4 = h 3 = 256.54   k J / k g

s 2 ≈ 1.7472 k J / k g   K , h 2 ≈ 430.87   k J / k g

s 1 = 1.7395   k J / k g   K , h 1 = 386.08   k J / k g

Também utilizaremos as seguintes equações:

β = q L w C (1)

W C = m   w C (2)

h 1 + w C + q = h 2   (3)

s 1 + ∫ d Q T + s g e n = s 2   (4)

S g e n = m   s g e n   (5)

Com essas informações podemos resolver o problema, então VAMOS COMIGO, BABY!

Passo 2

Primeiramente, utilizaremos a equação (1) para obter o valor de w C :

β = q L w C

w C = q L β

w C = ( h 1 - h 4 ) β

w C = ( 386.08 - 256.54 ) 2.3

w C = 56.32

Agora vamos para a equação (2) calcular W c (a potência necessária para acionar o compressor):

W C = m   w C

W C = 0.2   x   56.32

W C = 11.26   k W

Feito isto, vamos para a taxa de geração de entropia!

Passo 3

Começaremos pela equação (3), que representa a entalpia do ciclo de refrigeração no compressor:

h 1 + w C + q = h 2

q i n = h 2 - h 1 - w C

q i n = 430.87   - 386.08 - 56.32

q i n = - 11.53   k J / k g

Com o valor da taxa de perca do calor, podemos passar para a equação (4):

s 1 + ∫ d Q T + s g e n = s 2

s g e n = s 2 -   s 1 - q T 0

s g e n = 1.7472 -   1.7395 + 11.53 293.15

s g e n = 0.047   k J / k g   K

Com isso, aplicaremos os valores na equação (5) para descobrirmos a taxa de geração de entropia:

S g e n = m   s g e n

S g e n = 0.2   x   0.047

S g e n = 0.0094   k W / K

PRONTINHO, QUERIDOS, Tudo feio com sucesso, até a próxima!

Resposta

W C = 11.26   k W

S g e n = 0.0094   k W / K

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