Ciclo de Refrigeração: Comparação entre Carnot e Real

EXEMPLOS SOBRE REFRIGERADORES EXEMPLOS RELATIVOS AS VIDEOAULAS REFRIGERADORES II E III EXEMPLO 1 Mostre nos diagramas T x s abaixo as principais diferenças entre um ciclo de refrigeração de Carnot e um ciclo de refrigeração real por compressão de vapor indicando os processos irreversíveis por linhas tracejadas e discuta Ideal Carnot Real EXEMPLO 2 Um arcondicionado de janela fornece 19 m3min de ar a 15 ºC e 1 bar para o quarto O ar vindo do quarto para o evaporador da unidade retorna a 22 ºC O arcondicionado opera em regime permanente em um ciclo de refrigeração por compressão de vapor com Refrigerante 22 que entra no compressor como vapor superaquecido a 4 bar e 10 ºC O refrigerante deixa o condensador como líquido saturado a 9 bar e a válvula de expansão como uma mistura líquidovapor a 4 bar O compressor tem uma eficiência isentrópica de 70 e o refrigerante sai do compressor a 9 bar Determine a potência do compressor em kW a capacidade frigorífica em TR e o coeficiente de desempenho K mol J 8 314 R K kg kJ 1 267 22 cp R K kg kJ 1 005 cp AR 3 1 225 k m g AR mol 0 029 kg M AR 1º DETERMINAR O CALOR TROCADO ENTRE O FLUIDO REFRIGERANTE E O AR AMBIENTE Devemos trabalhar com vazão mássica logo devemos converter a vazão volumétrica de ar para vazão mássica de ar A densidade do ar próximo a 20ºC é de 1159 kgm3 1 60 19 1159 1 60 0367 A troca de calor se dá entre o ar e o fluido refrigerante logo sabendo a capacidade calorífica do ar conseguimos determinar essa troca 1014 0367 1014 15º 22º 2605 O valor obtido acima é o calor trocado na fonte fria evaporador do ar condicionado logo é a capacidade frigorifica do mesmo 2605 2605 1 35169 0741 2º ATRAVÉS DO RSULTADO APRESENTADO E DAS CONDIÇÕES OPERACIONAIS DADAS FAZER OS BALANÇOS ENERGÉTICOS NOS PONTOS PEDIDOS DO PROCESSO Determinar h1 e s1vapor superaquecido 4 bar e 10ºC Da tabela de vapor superaquecido em 4 bar ℎ 25918 09795 Determinar h2 vapor superaquecido 9bar O processo de h1 para h2s é isentrópico logo precisamos determinar a entalpia em 2 equivalente a entropia de s1 09795 kJkgK Da tabela de vapor superaquecido em 9 bar ℎ 28068 O compressor tem eficiência isentrópica de 70 logo podemos calcular h2 pela equação abaixo ℎ ℎ ℎ ℎ 70 07 28068 25918 ℎ 25918 ℎ 28989 Após a saída do condensador temse liquido saturado a 9 bar Determinar h3 líquido saturado 9 bar Por intepolação na tabela dada ℎ 6857 Como a válvula de expansão é isentalpica Determinar h4 h3 ℎ ℎ 6857 Determinar a vazão do FR para calculo da potencia 2605 ℎ ℎ 2605 25918 6857 00137 Determinar a Potência do Compressor ℎ ℎ 00137 28989 25918 0421 Determinar o Coeficiente de Desempenho ℎ ℎ ℎ ℎ 6207 EXEMPLO 3 Em um ciclo de compressão de vapor a amônia sai do evaporador como vapor saturado a 22 ºC O refrigerante entra no condensador a 16 bar e 160 ºC e sai como líquido saturado a 16 bar Não há uma transferência de calor significativa entre o compressor e sua vizinhança e o refrigerante atravessa o evaporador com uma variação de pressão desprezível Se a capacidade frigorífica é de 150 kW determine a vazão mássica do refrigerante kgs b coeficiente de desempenho c eficiência isentrópica do compressor 1º ATRAVÉS DAS CONDIÇÕES OPERACIONAIS DADAS DETERMINAR AS ENTALPIAS NOS PONTOS DO PROCESSO Determinar h1 e s1vapor saturado 22ºC Da tabela de vapor saturado a 22ºC ℎ 141508 56457 Determinar h2 vapor superaquecido 16bar 160ºC Da tabela de vapor superaquecido em 16 bar e 160ºC ℎ 179845 Determinar h2s vapor superaquecido 16bar s 56457 kJkgk Interpolando na tabela de vapor superaquecido a 16 bar ℎ 175538 Determinar h3 líquido saturado 16 bar ℎ 37646 Como a válvula de expansão é isentalpica Determinar h4 h3 ℎ ℎ 37646 A CALCULAR A VAZÃO DO FLUIDO REFRIGERANTE Sabemos que a capacidade frigorífica Qf é de 150 kW e que esse calor é trocado no evaporador entre o FR e o ambiente 150 ℎ ℎ 150 141508 37646 01444 B O COEFICIENTE DE DESEMPENHO DO CICLO Determinar o Coeficiente de Desempenho ℎ ℎ ℎ ℎ 141508 37646 179845 141508 271 C A EFICIENCIA ISENTROPICA DO COMPRESSOR ℎ ℎ ℎ ℎ 175538 141508 179845 141508 08877 8877 EXEMPLO 4 Considere um sistema de refrigeração por compressão de vapor Refrigerante 134a onde o vapor saturado entra no compressor a 10 ºC O líquido sub resfriado deixa o condensador a uma temperatura de 30 ºC e pressão 9 x 105 Pa O compressor tem uma eficiência de 80 A vazão mássica do refrigerante 134a é de 008 Kgs Determine a A potencia do compressor em KW b A capacidade frigorífica em TR c Coeficiente de desempenho 1º ATRAVÉS DAS CONDIÇÕES OPERACIONAIS DADAS DETERMINAR AS ENTALPIAS NOS PONTOS DO PROCESSO Determinar h1 e s1vapor saturado 10ºC Da tabela de vapor saturado a 10ºC ℎ 24134 09253 Determinar h3 líquido subresfriado 30ºC e 9 bar OBS Neste caso a leitura deve ser feita na temperatura de 30ºC como líquido saturado O líquido apresenta entalpia mais relacionada com a temperatura do que com a pressão a não ser que a pressão seja muito grande o que não é o caso ℎ 9149 Como a válvula de expansão é isentalpica Determinar h4 h3 ℎ ℎ 9149 Sabendo que a eficiência do compressor é de 80 partimos dessa informação para calcularmos h2 ℎ ℎ ℎ ℎ Determinar h2s vapor superaquecido s 09253 kJkgk Sabemos que a entropia é igual a s1 e que a pressão no final do condensador é 9 x 105 Pa 9 bar Interpolando na tabela de vapor superaquecido a 9 bar ℎ 27239 Determinar h2 vapor superaquecido 9 bar 08 27239 24134 ℎ 24134 ℎ 28026 A CALCULAR A POTÊNCIA DO COMPRESSOR ℎ ℎ 008 28026 24134 3114 B A CAPACIDADE FRIGORÍFICA EM TR ℎ ℎ 008 24134 9149 1199 341 C O COEFICIENTE DE DESEMPENHO ℎ ℎ ℎ ℎ 1199 3114 385