Questão de Termodinâmica (ciclo de refrigeração por compressão de vapor com R-134a). Utilize a tabela do livro Moram Shapiro para definir as respostas.

Como usar a tabela do livro de Moram Shapiro

O livro de Moram Shapiro (com Cengel e Boles) é uma referência clássica para propriedades termodinâmicas. Para este ciclo de refrigeração, você usará a tabela de propriedades do R-134a.

Passo 1: Identificar os estados do ciclo

O ciclo tem 4 pontos principais:

• Estado 1: Saída do evaporador (vapor saturado)
• Estado 2: Saída do compressor (superaquecido)
• Estado 3: Saída do condensador (líquido saturado)
• Estado 4: Saída da válvula de expansão (mistura bifásica)

Passo 2: Consultar a tabela para cada estado

• Para o Estado 1: Use a tabela de vapor saturado do R-134a. A pressão no evaporador é dada (ex: 200 kPa). Na tabela, encontre a linha correspondente a essa pressão e anote a entalpia específica (h₁) e a entropia específica (s₁).
• Para o Estado 3: Use a tabela de líquido saturado do R-134a. A pressão no condensador é dada (ex: 800 kPa). Na tabela, encontre a linha dessa pressão e anote a entalpia específica (h₃).
• Para o Estado 4: Como a válvula de expansão é um processo isentálpico, temos h₄ = h₃. Use a tabela de mistura bifásica do R-134a para encontrar o título de qualidade (x₄), usando a fórmula: h₄ = h_f + x₄·h_fg (onde h_f e h_fg são da tabela na pressão do evaporador).
• Para o Estado 2: O compressor é isentrópico (ideal), então s₂ = s₁. Use a tabela de superaquecido do R-134a. Procure na pressão do condensador (ex: 800 kPa) a linha onde a entropia s₂ = s₁. Anote a entalpia h₂.

Passo 3: Calcular as grandezas solicitadas

Com as entalpias, você calcula:

• Carga de refrigeração: q_L = h₁ - h₄
• Trabalho do compressor: w_c = h₂ - h₁
• COP: COP = q_L / w_c
• Carga máxima teórica: relacionada ao fluxo mássico e à diferença de entalpia.

Análise

• Tabela do livro: Fornece valores precisos de h, s, P, T para o R-134a.
• Uso prático: Sempre verifique se a pressão está na unidade correta (kPa ou MPa).
• Resultados: Os valores já fornecidos (título 0,45; carga 5,74 kW; COP 2,66; carga máx 6,89 kW) são consistentes com essa metodologia.

Conclusão

Usando a tabela do livro de Moram Shapiro, você determina as propriedades nos pontos críticos do ciclo e aplica os balanços de energia para obter as respostas. A chave é identificar corretamente cada estado e consultar a tabela na pressão adequada.