Enunciado

Refrigerante 134 a a 30   l b f / i n 2   ( 206,8   k P a ) e 40 ° F   ( 4,4 ° C ) é admitido em um compressor operando em regime permanente com uma vazão mássica de 150   l b / h   ( 0,05   k g / s ) e sai a 160   l b f / i n 2   ( 1,1   M P a ) . A transferência de calor ocorre a partir do compressor para a vizinhança, que se encontra a 40 ° F . As variações das energias cinética e potencial podem ser desprezadas. Afirma-se que a potência de acionamento do compressor é igual a 0,5   h p   ( 0,37   k W ) . Determine se essa afirmação está correta.

Passo 1

Opa, beleza?

Vem comigo resolver essa questão?

Então, bora lá!

Começamos o nosso problema aplicando a equação de taxa de energia em nosso compressor:

Q ˙ c - W ˙ c + m ˙ h 1 - h 2 + V 1 2 - V 2 2 2 + g z 1 - z 2 = 0

Como as variações das energias cinética e potencial podem ser desprezadas:

Q ˙ c = W ˙ c + m ˙ h 2 - h 1

Convertendo h p para B t u / h :

1   h p = 2544,4342   B t u / h

Então:

0,5   h p = 1272,22   B t u / h r

Passo 2

Pelas tabelas do Apêndice, obtemos as seguintes propriedades para o Refrigerante 134 a :

- Tabela de Vapor Superaquecido: T 1 = 40 ° F ,   p 1 = 30   l b f / i n 2

h 1 = 109,12   B t u / l b m

s 1 = 0,2315   B t u / l b m ⋅ ° R

- Tabela de Vapor Saturado: p 2 = 160   l b f / i n 2

h 1 = 1 15,91   B t u / l b m

s 1 = 0,2 157   B t u / l b m ⋅ ° R

Substituindo os dados na nossa equação do Passo 1:

Q ˙ c = 1272,22 + 150 ⋅ 115,91 - 109,12

Q ˙ c = 2290,72   B t u / h

Passo 3

Aplicando a equação de equilíbrio de entalpia:

d S d t = Q ˙ c T + m ˙ s 1 - h 2 + σ ˙ c

Para a condição de estado estacionário:

d S d t = 0

Assim:

σ ˙ c = m ˙ s 2 - h 1 - Q ˙ c T

Substituindo os dados:

σ ˙ c = 150 ⋅ 0,2157 - 0,2315 - 2290,72 500

σ ˙ c = - 6,951   B t u / h ⋅ ° R

Como σ ˙ c < 0 , a afirmação está incorreta.

Até a próxima questão!

Resposta

σ ˙ c = - 6,951   B t u / h ⋅ ° R

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