Enunciado

Um tubo capilar adiabático é utilizado em alguns sistemas de refrigeração para baixar a pressão do refrigerante, partindo do nível do condensador para o nível do evaporador. O R-134a entra no tubo capilar como um líquido saturado a 50 °C e sai a -20 °C. Determine o título do refrigerante na entrada do evaporador.

Passo 1

Temos que o balanço de energia pode ser 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

Adotando o capilar como sistema, temos as seguintes considerações:

  • O capilar opera em regime permanente, Δ U + E C + E P s i s t e m a = 0 ;
  • O capilar é adiabático, Q = 0 ;
  • O capilar não realiza nenhum tipo de trabalho, W = ;
  • A diferença nas velocidades e altura entre as correntes são desprezíveis, Δ E C + E P c o r r e n t e s = 0 .

Assim, o balanço para o capilar fica da seguinte forma:

Δ H = 0

h 1 = h 2

Passo 2

Na tabela A-11 no final do livro temos as propriedades do fluido refrigerante R-134a, daí, ao verificar a tabela percebemos que temos de fazer uma interpolação, daí:

50 - 48 ° C 52 - 48 ° C = h 1 - 120,39 126,59 - 120,39 → h 1 = 123,49   k J / k g

Na saída do capilar para entrar no evaporador, temos uma mistura de liquido-vapor saturado, então a entalpia será dada por:

h 2 = h l + x h l v

Rearranjando a equação para encontrarmos o título do refrigerante na saída do capilar, temos:

x = h 2 - h l h l v

Como h 2 = h 1 , obtemos:

x = 123,49   k J / k g - 25,49   k J / k g 212,91   k J / k g = 0,46 = 46 %

Note que a entalpia do líquido saturado h l e a entalpia de transição do líquido para o vapor h l v foram retiradas da tabela observando a temperatura de saída do refrigerante do capilar, ou seja, a uma temperatura de -20 °C.

Resposta

O título do refrigerante na entrada do evaporador é de 46%.

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