Enunciado

Refrigerante-134a entra em um compressor a 100 kPa e -24 °C com uma vazão de 1,35 m 3 / m i n e sai a 800 kPa e 60 °C. Determine o fluxo de massa do R-134a e a potência fornecida ao compressor.

Passo 1

Temos que o balanço de energia é dado por:

Δ U + E C + E P s i s t e m a = Q + W - Δ H + E C + E P c o r r e n t e s

Considerando o compressor como sistema, temos:

  • O compressor opera em regime permanente, então Δ U + E C + E P s i s t e m a = 0 ;
  • O compressor é adiabático, Q = 0 ;
  • As diferenças de altura e velocidade das correntes são desprezíveis, Δ E C + E P c o r r e n t e s = 0 .

Daí, o balanço de energia para o compressor é:

W = Δ H ^ c o r r e n t e s

W ˙ = m ˙ Δ H c o r r e n t e s

Passo 2

Temos que o fluxo de massa pode ser dado por:

m ˙ = V ˙ 1 υ 1

Onde, V ˙ 1 é a vazão volumétrica de entrada do fluido e υ 1 é o volume específico do fluido nas condições iniciais de entrada.

Ao analisarmos as condições iniciais de entrada de 100 kPa e -24 °C n tabela (A-12) do livro, observamos que o volume específico do fluido é 0,19254 m 3 / k g . Assim, substituindo na expressão, temos:

m ˙ = 1,35   m 3 / m i n × 1   m i n 60   s 0,19254   m 3 / k g = 0,1168   k g / s

Passo 3

Pela tabela encontrada no A-11 do livro, verificamos que a entalpia específica do fluido na entrada do compressor é de 235,92 kJ/kg e a entalpia específica do fluido na saída do compressor é de 278,46 kJ/kg. Assim, substituindo as informações no balanço de energia do compressor, temos:

W ˙ = 0,1168 k g s × 278,46 k J k g - 235,92 k J k g = 4,97   k W

Resposta

O fluxo de massa do R-134a é de 0,1168 kg/s e a potência fornecida ao compressor é de 4,97 kW.

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