Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
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
Compartilhar