Enunciado

O sistema de ar condicionado de um automóvel utiliza o refrigerante R - 134 a e a potência utilizada no acionamento do compressor é 1.5   k W . As pressões nas seções de alimentação e descarga do compressor são, respectivamente, iguais a 201.7   k P a e 1.2   M P a . O ar do ambiente externo escoa através do evaporador do ciclo e a temperatura do ar nas seções de descarga de ar no interior do automóvel é 10 ° C . Determine a vazão em massa de refrigerante no ciclo e a taxa de transferência de calor no evaporador. Calcule, também, a vazão em massa de ar no evaporador utilizado neste sistema de ar condicionado.

Passo 1

FALA AÍ GALERINHA, tudo bem com vocês? Espero que sim! Para esse problema analisaremos cada parte da máquina e o diagrama abaixo que representa o ciclo de refrigeração ideal:

Temos que P c o n d = P 3 = 1200   k P a e P e v a p = P 1 = 201.7   k P a , utilizando essa informação, sabemos que h 1 = 392.28   k J / k g , s 1 = 1.7319   k J / k g   K e h 4 = h 3 = 266 . Dito isto, utilizaremos as seguintes equações:

W c = w c m (1)

Q L = m ( h 1 - h 4 ) (2)

Q L = m a r   c   ∆ T (3)

Onde W c equivale à potência utilizada no compressor, Q L à taxa de transferência de calor no evaporador, com isso, vamos para o problema!

Passo 2

Na parte do compressor, para P 2 ,   s temos h 2 = 429.5   k j / k g , com isso:

w c = h 2 - h 1

w c = 429.5   - 392.28  

w c = 37.2   k J / k g  

Agora podemos utilizar a equação (1):

W c = w c m

m = W c w c

m = 1.5 37.2

m = 0.0403   k g / s

Feito isto, agora vamos para a parte do evaporador, no qual utilizaremos a equação (2):

Q L = m ( h 1 - h 4 )

Q L = 0.0403   ( 392.28 - 266 )

Q L = 5.21   k W

Por fim, na parte do Cooler de ar utilizaremos a equação (3):

Q L = m a r   c   ∆ T

m a r = Q L   c   ∆ T

Assumindo que o ar externo ao carro seja de 30 ° C temos uma variação de 20 ° C :

m a r = 5.21   1.004   x   20

m a r = 0.26   k g / s

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

Resposta

m r e f r i = 0.0403   k g / s

Q L = 5.21   k W

m a r = 0.26   k g / s

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