Question

Pretende-se instalar um sistema de refrigeração por compressão de vapor no qual a temperatura de evaporação dorefrigerante é 10 ºC e a sua temperatura de condensação, 40 ºC. Para tanto, dispõe-se de dois refrigerantes, R1 e R2, cujascaracterísticas estão apresentadas na tabela abaixo. Numa análise preliminar, considera-se que o processo de compressão éisentrópico e que o refrigerante entra no compressor como vapor saturado e deixa o condensador como líquido saturado,conforme representado nos diagramas temperatura - entropia e pressão - entalpia.a) Baseado nessa análise preliminar e sob o ponto de vista da eficiência térmica e da preservação do meio ambiente, qual dosdois refrigerantes deve ser selecionado para atender ao sistema de refrigeração? Justifique sua resposta.b) Qual é, teoricamente, o valor do COP (coeficiente de desempenho) máximo possível nessa situação?c) Tipicamente, numa situação real, o processo de compressão não seria isentrópico, e o refrigerante seria superaquecido nasaída do evaporador e sub-resfriado na saída do condensador. Esboce o ciclo de refrigeração por compressão de vapor,levando em conta estas características, em um diagrama temperatura - entropia. Despreze as perdas de carga.

#ENADE

Answer 1

a)

β = $\frac{Qevaporador}{Wcompressor} = \frac{h_{1} - h_{4}}{h_{2s} - h_{1} } = \frac{h_{vap} (10C) - h_{liq} 40C }{Wcomp_{is} }$, considerando que e h3 = h4 (válvula isoentálpica).

Refrigerante R1

β = $\frac{190 - 75}{15} = \frac{115}{15} = 7,67$

Refrigerante R2

β = $\frac{404- 256}{20 } = \frac{148}{20} = 7,4$

Concluímos que R1 é derivado de clorofluorcarbono, enquanto que R2 é derivado  de hidrofluorcarbono.

Considerando que COP de R1 > COP de R2 e que a diferença entre os COPs é pequena, concluímos que embora o refrigerante R1  seja mais eficiente, a escolha mais acertada será o refrigerante R2, levando em conta as questões ambientais.

b)

$β _{max} = \frac{Tl}{Th - Tl} = \frac{(10 + 273)}{40 - 10} = \frac{283}{30} = 9,43$

c)

Segue em anexo como imagem.

Espero ter ajudado, bons estudos.