Relatório 6 - Termodinâmica Aplicada

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T L 
T H 
Evaporador 
Condensador 
Válvula de 
Expansão 
Compressor 
Wcp 
1 
2 3 
4 
Q EV 
Q CD 
Objetivo da aula prática: Análise de um ciclo real de refrigeração da segunda lei da 
termodinâmica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1: Representação do ciclo de refrigeração analisado 
 
Cálculos envolvidos: 
Aplica-se a primeira e a segunda leis da termodinâmica aos seguintes volumes de controle do 
sistema: 
1-Evaporador 
2-Compressor 
3-Condensador 
4-Válvula de expansão 
 
 
 
 
O fluido de trabalho é o R-22 
 
 
1ª lei da termodinâmica: 
�̇� − �̇� = 𝑚𝑠̇ (ℎ𝑠 +
𝑉𝑠
2
2
+ 𝑔𝑍𝑠) − 𝑚𝑒̇ (ℎ𝑒 +
𝑉𝑒
2
2
+ 𝑔𝑍𝑒 ) Equação 1 
Desconsidera-se as componentes potencial gravitacional e cinética e tem-se que o sistema 
opera em regime uniforme, assim, temos: 
�̇� − �̇� = �̇�(ℎ𝑠 − ℎ𝑒) Equação 2 
2ª lei da termodinâmica: 
�̇� = 𝑚𝑒̇ (ℎ𝑒 +
𝑉𝑒
2
2
+ 𝑔𝑍𝑒 ) − 𝑚𝑠̇ (ℎ𝑠 +
𝑉𝑠
2
2
+ 𝑔𝑍𝑠) +
�̇�
𝑇⁄ + �̇�𝑔𝑒𝑟 Equação 3 
Desconsidera-se as componentes potencial gravitacional e cinética e tem-se que o sistema 
opera em regime uniforme, assim, temos: 
�̇� = �̇�(ℎ𝑠 − ℎ𝑒) +
�̇�
𝑇⁄ Equação 4 
 
Volume de controle: Evaporador 
Tem-se: 
P1=406,55 KPa P4=437,90 KPa 
T1=7,8 °C T4=0,3 °C 
𝑇𝑅=22 °C 
 
Obtém-se na tabela: 
h1=257,361KJ/kg 
s1=0,9713 KJ/kgK 
h4=64,121Kj/kg 
s4=0,2 KJ/kgK 
 
 
Primeira lei: 
�̇�𝑒𝑣𝑎𝑝 = �̇� (ℎ1 − ℎ4) 
�̇�𝑒𝑣𝑎𝑝 = 0.048 (257.361 − 64.121) 
�̇�𝑒𝑣𝑎𝑝 = 9,275𝐾𝑊 
Segunda lei: 
�̇�𝑒𝑣𝑎𝑝 = �̇� (𝑠1 − 𝑠4) −
�̇�𝑒𝑣𝑎𝑝
𝑇𝑅
 
�̇�𝑒𝑣𝑎𝑝 = 0.048(0,9713 − 0,2000) −
9,275
295
 
�̇�𝑒𝑣𝑎𝑝 = 0,00582𝐾𝐽/𝐾𝑔𝐾 
 
Volume de controle: Compressor 
Tem-se: 
P1=406,55 KPa P2=1170,04 KPa 
T1=7,8 °C T2=99,8 °C 
𝑇0=30 °C 
 
Obtém-se na tabela: 
h1=257,361KJ/kg 
s1= 0,9713 KJ/kgK 
h2=316,902Kj/kg 
s2= 1,0600 KJ/kgK 
 
Primeira lei: 
�̇�𝑐𝑜𝑚𝑝 = �̇� (ℎ2 − ℎ1) + �̇�𝑐𝑜𝑚𝑝 
�̇�𝑐𝑜𝑚𝑝 = 0.048 (316,902 − 257.361) + 2,98 
�̇�𝑐𝑜𝑚𝑝 = 5,83𝐾𝑊 
Segunda lei: 
�̇�𝑐𝑜𝑚𝑝 = �̇� (𝑠2 − 𝑠1) −
�̇�𝑐𝑜𝑚𝑝
𝑇0
 
�̇�𝑐𝑜𝑚𝑝 = 0.048(1,0600 − 0,9713) −
5,83
303,15
 
�̇�𝑐𝑜𝑚𝑝 = −0,015𝐾𝐽/𝐾𝑔𝐾 
 
Volume de controle: Condensador 
Tem-se: 
P2=1170,04 KPa P3=1124,13 KPa 
T2=99,8 °C T3=16,3 °C 
𝑇0=30 °C 
 
Obtém-se na tabela: 
h2=316,902KJ/kg 
s2=1,0600 KJ/kgK 
h3=64,121Kj/kg 
s3=0,2436 KJ/kgK 
 
Primeira lei: 
�̇�𝑐𝑜𝑛𝑑 = �̇� (ℎ3 − ℎ2) 
�̇�𝑐𝑜𝑛𝑑 = 0.048 (64.121 − 316,902) 
�̇�𝑐𝑜𝑛𝑑 = −12,133𝐾𝑊 
Segunda lei: 
�̇�𝑐𝑜𝑛𝑑 = �̇� (𝑠3 − 𝑠2) −
�̇�𝑐𝑜𝑛𝑑
𝑇0
 
�̇�𝑐𝑜𝑛𝑑 = 0.048(0,2436 − 1,0600) +
12,133
303,15
 
�̇�𝑐𝑜𝑛𝑑 = 0,00083𝐾𝐽/𝐾𝑔𝐾 
Volume de controle: Válvula de expansão 
Tem-se: 
P3=1124,13 KPa P4=437,90 KPa 
T3=16,3 °C T4=0,3 °C 
 
Obtém-se na tabela: 
h3=64,121KJ/kg 
s3=0,2436 KJ/kgK 
h4=64,121Kj/kg* 
s4=0,9435KJ/kgK 
 
*Obs: Como a válvula de expansão é o processo imediatamente anterior ao evaporador, e 
sendo esta, teoricamente, um processo isoentálpico, h3=h4, obteve-se o valor de h3 na 
tabela(com os seguintes valores de temperatura e pressão: P3=1060,58KPa, T3= 16,3 °C) e, 
assim, usamos este valor como sendo h4 
 
 
 
Primeira lei: 
�̇�𝑣𝑎𝑙𝑣 = �̇� (ℎ4 − ℎ3) 
�̇�𝑣𝑎𝑙𝑣 = 0.048 (64.121 − 64.121) 
�̇�𝑣𝑎𝑙𝑣 = 0 
Segunda lei: 
�̇�𝑣𝑎𝑙𝑣 = �̇� (𝑠4 − 𝑠3) 
�̇�𝑣𝑎𝑙𝑣 = 0.048(0,9435 − 0,2436) 
�̇�𝑣𝑎𝑙𝑣 = 0,03359𝐾𝐽/𝐾𝑔𝐾