Enunciado

Refrigerante-134a entra em um compressor a 180 kPa como vapor saturado com uma vazão de 0,35 m 3 / m i n e sai a 700 kPa. A potência fornecida ao refrigerante durante o processo de compressão corresponde a 2,35 kW. Qual é a temperatura do R-134a na saída do 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

Vamos adotar o compressor como sistema, daí, temos:

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

Assim, o balanço de energia para o compressor fica da seguinte forma:

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 mássico é dado por:

m ˙ = V ˙ υ 1

Consultando a tabela A-12 do livro, verificamos que o volume específico nas condições de entrada do R-134a no compressor é de υ 1 = 0,11041   m 3 / k g . Assim, substituindo na expressão acima, temos:

m ˙ = 0,35   m 3 / m i n × 1   m i n 60   s 0,11041   m 3 / k g = 0,05283   k g / s

Passo 3

Ao consultar novamente a tabela A-12, vemos que a entalpia específica do R-134a na entrada do compressor é de h 1 = 242,86   k J / k g , assim, substituindo as informações no balanço de energia, temos:

2,35 k J s = 0,05283 k g s × h 2 - 242,86 k J k g → h 2 = 287,3 k J k g

Utilizando o valor da entalpia de saída e a pressão de saída do vapor saturado do R-134a, conseguimos consultar na tabela do livro a que temperatura o R-134a sai do compressor.

Passo 4

Observando a tabela, não temos o valor exato da entalpia de saída, portanto, iremos fazer uma interpolação, assim:

T 2 - 40   ° C 50   ° C - 40   ° C = 287,3   k J / k g - 278,57   k J / k g 288,53   k J / k g - 278,57   k J / k g → T 2 = 48,56   ° C

Resposta

A temperatura de saída do R-134a do compressor é de 48,56 °C.

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