Exercciosciclosderefrigerao_20210326143315

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Ciclos de refrigeração 
Problema 11-13 
Um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor que utiliza refrigerante-134a 
como fluido de trabalho mantém um condensador a 1000 𝐾𝑃𝑎 e o evaporador a 4 °𝐶. 
Determine o COP desse sistema e a potência necessária para atender uma carga de 
resfriamento de 400 𝐾𝑊. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Problema 11-21 
O refrigerante-134a entra no compressor de um refrigerador a 100 𝐾𝑃𝑎 e – 20 °𝐶 a uma 
taxa de 0,5 𝑚³/𝑚𝑖𝑛, saindo a 0,8 𝑀𝑃𝑎. A eficiência isentrópica do compressor é 78%. 
O refrigerante entra na válvula de expansão a 0,75 𝑀𝑃𝑎 e 26 °𝐶, saindo do evaporador 
como vapor saturado a – 26 °𝐶. Mostre o ciclo em um diagrama 𝑇 − 𝑠 com as linhas de 
saturação e determine: 
(a) A entrada de potência no compressor. 
(b) A taxa de remoção de calor do espaço refrigerado. 
(c) A queda de pressão e a taxa de ganho de calor na linha entre o evaporador e o 
compressor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Problema 11-66 
Considere um ciclo de refrigeração em cascata de dois estágios com uma câmara de flash 
(separador de líquido), como mostrado na figura; ele utiliza o refrigerante-134ª como 
fluido de trabalho. A temperatura do evaporador é de −10 °𝐶, e a pressão do condensador 
é de 1600 𝐾𝑃𝑎. O refrigerante sai do condensador como líquido saturado e é estrangulado 
até um separador de líquido que opera a 0,45 𝑀𝑃𝑎. Parte do refrigerante evapora durante 
esse processo de separação, e o vapor resultante é misturado ao refrigerante que sai do 
compressor de baixa pressão. A mistura é então comprimida até a pressão do condensador 
pelo compressor de alta pressão. O líquido do separador de líquido é estrangulado até a 
pressão do evaporador e resfria o espaço refrigerado à medida que é vaporizado no 
evaporador. A vazão mássica do refrigerante através do compressor de baixa pressão é de 
0,11 𝐾𝑔/𝑠. Considerando que o refrigerante sai do evaporador como vapor saturado e 
uma eficiência isentrópica de 86% para ambos os compressores, determine (a) a vazão 
mássica do refrigerante através do compressor de alta pressão, (b) a taxa da refrigeração 
fornecida pelo sistema e (c) o COP desse refrigerador. Determine também (d) a taxa da 
refrigeração e o COP, considerando agora que esse refrigerador é operado em um ciclo 
por compressão de vapor de estágio único entre a mesma temperatura de evaporação e 
pressão do condensador com a mesma eficiência do compressor e o mesmo fluxo 
calculado no item (a). 
 
 
Problema 10-32 
A Fig. P10.32 mostra um diagrama esquemático de um sistema de refrigeração por 
compressão de vapor com dois evaporadores que utiliza Refrigerante 134a como fluido 
de trabalho. Esse arranjo é utilizado para se obter refrigeração a duas temperaturas 
distintas e com um único compressor e um único condensador. O evaporador de baixa 
temperatura opera a -18°C e com vapor saturado na sua saída, tendo uma capacidade 
frigorífica de 3 TR (10,5 kW). O evaporador de alta temperatura produz vapor saturado a 
3,2 bar (3,2 x 10-5 Pa) na sua saída e tem uma capacidade frigorífica de 2 TR (7 kW). A 
compressão, até uma pressão do condensador de 10 bar (106 Pa), é isentrópica. Não 
existem quedas de pressão significativas nos escoamentos ao longo do condensador e dos 
dois evaporadores, e o refrigerante deixa o condensador como líquido saturado a 10 bar. 
Calcule: 
(a) A vazão mássica do refrigerante em cada evaporador, em kg/min. 
(b) A potência de acionamento do compressor, em kW. 
(c) A taxa de transferência de calor do refrigerante que escoa pelo condensador, em kW. 
 
 
 
 
Problema 11-80 
Um sistema de refrigeração a gás que usa o ar como fluido de trabalho tem uma razão de 
pressão igual a 5. O ar entra no compressor a 0 °C, enquanto o ar a alta pressão é resfriado 
até 35 °C pela rejeição de calor para a vizinhança. O refrigerante sai da turbina a -80°C 
e, em seguida, absorve calor do espaço refrigerado antes de entrar no regenerador. A 
vazão mássica do ar é 0,4 kg/s. Considerando eficiências isentrópicas de 80% para o 
compressor e de 85% para a turbina, e utilizando calores específicos à temperatura 
ambiente, determine (a) a eficácia do regenerador, (b) a taxa de remoção de calor do 
espaço refrigerado e (c) o COP do ciclo. Determine também (d) a carga de refrigeração e 
o COP, considerando agora que o sistema opera no ciclo de refrigeração a gás simples. 
Considere a mesma temperatura de entrada no compressor, a mesma temperatura de 
entrada na turbina e as mesmas eficiências do compressor e da turbina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Problema 11-33E 
Um refrigerador operando no ciclo de refrigeração por compressão de vapor utilizando 
refrigerante-134a como fluido refrigerante é considerado. A temperatura do espaço 
refrigerado e o ar ambiente estão a 10 °F e 80 °F, respectivamente. O refrigerante-134a 
entra no compressor a 20 psia como vapor saturado e sai a 140 psia e 160 °F. O 
refrigerante sai do condensador como líquido saturado. A taxa de resfriamento fornecido 
pelo sistema é 45.000 BTU/h. Determine (a) a vazão mássica de refrigerante-134a e o 
COP; (b) a destruição de exergia em cada um dos componentes do ciclo, e (c) a eficiência 
de Segunda Lei do ciclo e a destruição total de exergia no ciclo.