Enunciado

O sistema de refrigeração da Fig. P11–129 é outra variação do sistema básico de refrigeração com compressão de vapor que tenta reduzir o trabalho de compressão. Nesse sistema, um trocador de calor é usado para sobreaquecer o vapor que entra no compressor enquanto sub-resfria o líquido que sai do condensador. Considere um sistema desse tipo que utiliza refrigerante-134a como refrigerante e opera o evaporador a 10,1 °C e o condensador a 800 kPa. Determine o COP do sistema, considerando que o trocador de calor fornece 11,3 °C de sub-resfriamento na entrada da válvula de estrangulamento. Considere que o refrigerante sai do evaporador como vapor saturado e o compressor é isentrópico.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem?

Bem, para o problema, podemos esboçar o diagrama T-s como:

Bem, primeiramente vamos definir o valor da entalpia em cada estado, para posterior cálculo do COP.

Passo 2

Assim, sabemos que o estado 3 se encontra em líquido saturado e possui P 3 = 0,8   M P a e sabendo que o refrigerante é o R-134a, da tabela termodinâmica de vapor saturado:

h 3 = 95,47     K J k g    

O estado 4 possui a temperatura do estado 3 (temperatura de saturação correspondente à pressão de 0,8 MPa) com o sub-resfriamento de 11,3 0 C , então T 4 = 31,3 - 11,3 → T 4 = 20 0 C   e, das tabelas, podemos fazer a aproximação para líquido saturado à 20 0 C , então:

h 4 = 79,32 K J k g

E assumindo que há estrangulamento de 4-5, temos h 4 = h 5 = 79,32   K J k g   .

O estado 6 encontra-se em vapor saturado e T 6 = - 10,1 0 C , então: h 6 = 244,46 K J k g

Passo 3

A entalpia no estado 1 pode ser encontrada fazendo o balanço de energia no trocador de calor:

∑ m ˙ e h e = ∑ m ˙ s h s

Então:

    m ˙ h 1 - h 6 = m ˙ h 3 - h 4 → h 1 = h 3 - h 4 + h 6   → h 1 = 26 0 , 61 K J k g

Então, para esta pressão P 1 = 0 , 2   M P a   e   h 1 = 26 0,61 K J k g , é possível descobrir s 1 = 0,9 97 K J k g K .

Então, como s 2 = s 1 e P 2 = 0,8   M P a e está em vapor superaquecido, podemos descobrir que:

h 2 = 292,17 K J k g

Passo 4

Assim, o coeficiente de performance é:

C O P = q L w = h 6 - h 5 h 2 - h 1 = 5,23

Resposta

Portanto o COP do sistema é 5,23

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Repita o Prob. 11–57, considerando uma pressão do separador de líquido igual a 0,6M P a .
Faça uma análise de segunda lei do sistema em cascata do Prob. 11–64, considerando que o reservatório a baixa temperatura está a - 30 ° C e o reservatório a alta temperatura, a 30 ° C . Onde ocorre a
Um sistema de refrigeração em cascata de dois estágios deve proporcionar resfriamento a 40 ° C enquanto opera no condensador a alta temperatura, que está a 1,6M P a . Cada estágio opera no ciclo de re
Considere um ciclo de refrigeração em cascata de dois estágios com uma câmara de flash (separador de líquido), como mostrado na figura; ele utiliza o refrigerante-134a como fluido de trabalho. A tempe
O que é refrigeração por absorção? Qual é a diferença entre um sistema de refrigeração por absorção e um sistema de refrigeração por compressão de vapor?