Enunciado

Refrigerante-134a entra em um compressor adiabático a – 26   ° C como vapor saturado a uma taxa de 0,45   m 3 / m i n , saindo a 800   k P a e 50   ° C . Determine ( a )   o consumo de potencia no compressor, ( b ) a eficiencia isentropica do compressor e ( c ) a taxa de destruição de exergia e a eficiencia de segunda lei do compressor. Considere T 0 =   27   ° C .

Passo 1

Temos um refrigerante entrando em um compressor e temos que determinar a energia reversível, a eficiência isentrópica e a taxa da exergia destruída.

Assumindo que este processo está em regime permanente, desde que não há mudança pelo tempo. Considerando a variação da enérgica cinética e potencial insignificantes. Pelo dispositivo ser adiabático isto implica que transferência de calor ira ser desconsiderado.

Determinando a propriedades de entrada e saída do sistema:

De entrada:

T 1 = - 26 ° C

x 1 = 1  

Olhando na tabela R-134a, temos:

h 1 = 234,68   k J / k g

s 1 = 0,9514   k J / k g ∙ K

v 1 = 0,18946   m 3 / k g

Para saída:

P 2 = 800   k P a

T 2 = 50 ° C

Temos:

h 2 = 286,69 k J k g

s 2 = 0,9802   k J / k g ∙ K

E para variáveis:

P 2 = 800   k P a

s 2 = s 1 = 0,9514   k J / k g ∙ K

Temos:

h 2 s = 277,53   k J / k g

a)

Para determinar a energia atual de entrada do compressor, vamos determinar o fluxo de massa e assim utilizaremos a formula da energia.

m ˙ = V ˙ 1 v 1

m ˙ = 0,45 60 0,18946 = 0,03959   k g / s

Aplicando a formula da energia:

W ˙ a t u a l = m ˙ ∙ h 2 - h 1

W ˙ a t u a l = 0,03959 ∙ 286,69 - 234,68

W ˙ a t u a l = 2,059   k W

Passo 2

b)

Para determinarmos a eficiência isentrópica precisamos determinar a energia isentrópica.

W ˙ i s e = m ˙ h 2 s - h 1

W ˙ i s e = 0,03959 ∙ 277,53 - 234,68

W ˙ i s e = 1,696   k W

Aplicando a formula de eficiência isentrópica:

η = W ˙ i s e W ˙ a t u a l

η = 1,696 2,059 = 0,8238

η = 82,4 %

Passo 3

c) aplicando fórmula de exergia destruída temos:

X ˙ d e s t r u = m ˙ ∙ T 0 Δ s = 0,03959 ∙ 300 ∙ 0,9802 - 0,9514

X ˙ d e s t r u =   0,3217   k W

Calculando a energia reversível para poder aplicar a segunda lei da eficiência:

W ˙ r e v = W ˙ a t u a l - X ˙ d e s t

W ˙ r e v = 2,059 - 0,3417 = 1,717   k W

Aplicando a segunda Lei da eficiência:

η = W ˙ r e v W ˙ a t u a l = 1,717 2,059 = 83,4 %

Resposta

a)

W ˙ a t u a l = 2,059   k W

b) η = 82,4 %

c)

X ˙ d e s t r u =   0,3217   k W

η = 83,4 %

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