Lista de problemas número 1. Exercícios de Refrigeração e Psicrometria A) REFRIGERAÇÃO

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1 Lista de problemas número 1 Exercícios de Refrigeração e Psicrometria A) REFRIGERAÇÃO 1) Determinar as propriedades do R-134 nas seguintes condições: a) t = - 40 o C x = 1 b) p = 1 MPa t = 80 0 C c) p = 0.4 MPa t = 30 0 C d) h = 500 kj/ kg p = 1 MPa e) t = 10 0 C p = 0.2 MPa f) v = 0.06 m 3 / kg t = 80 o C g) t = 0 o C x = 0 i) h = 200 kj/ kg p = 1 MPa j) v = 0.02 m 3 / kg t = 180 o C 2) Um reservatório armazena R-134 e contém líquido na presença de vapor e está em um local onde a temperatura ambiente vale 40 o C. Qual a pressão em bar indicada pelo manômetro do reservatório? 3) Um sistema frigorífico com condensação a ar usa R-134 e atende a uma câmara para armazenagem de carne mantida a 0 o C. Sabendo que o diferencial térmico do evaporador vale 10 o C calcular em bar, as pressões manométricas de evaporação e condensação. 1

2 4) Um sistema de refrigeração que usa R- 134 atende a um recinto mantido a 10 o C. A carga térmica calculada vale 5 TR e o diferencial térmico do evaporador é 10 o C. Admitindo que a condensação seja a água e que o vapor na saída do evaporador é saturado seco calcular a vazão em massa circulada pelo compressor, a potência consumida pelo sistema sabendo que o rendimento do compressor vale 85% e o deslocamento volumétrico necessário sabendo que o rendimento volumétrico vale 80%. 5) Um compressor tem capacidade volumétrica de 35 m 3 /h e deve ser instalado em uma instalação frigorífica com condensação a ar, que usa R-134 e opera com temperatura de evaporação de 0 o C. Calcular a capacidade frigorífica em TR e o coeficiente de desempenho da instalação sabendo que o rendimento do compressor vale 80%. 6) Um aparelho de ar condicionado tem capacidade frigorífica de 3 TR e seu compressor consome uma potência de 14 kw. Calcule o coeficiente de desempenho do sistema de refrigeração, o calor dissipado no condensador e o consumo de energia em kw. 7) Uma válvula de expansão termostática com equalização interna carga de líquido opera em um sistema com temperaturas de evaporação e condensação de 0 o C e 40 o C. O superaquecimento fornecido pela válvula é de 10 o C. Sabendo que o refrigerante é o R134 calcule a pressão da mola e a vazão de refrigerante em kg/s que circula pela válvula admitindo que o refrigerante entre na válvula como líquido saturado. 8) Se a válvula do problema anterior fosse utilizada em um sistema que operasse com temperatura de evaporação de -20 o C com a mesma temperatura de condensação e a mesma regulagem de mola, estime o superaquecimento na saída do evaporador. 2

3 9) Calcule em m 3 /h o deslocamento volumétrico de um compressor alternativo, 4 cilindros, com diâmetro de 5 cm, curso de 4 cm e velocidade angular de 800 rotações por minuto. 10) Se o compressor do exemplo anterior fosse instalado em um sistema de refrigeração que usa R-134 e opera com temperaturas de evaporação e condensação de 0 o C e 50 o C estimar seu rendimento volumétrico e seu rendimento mecânico. OBS) Para a solução deste item use o gráfico existente na apostila de refrigeração. 3

4 B) PSICROMETRIA 1) Determinar, usando a Carta Psicrométrica, as propriedades do ar úmido a 101 kpa nas condições abaixo. a) tbs = 26 o C tpo = 15 o C b) tbs = 10 o C UR = 40% c) tpo = 10 o C tbu = 18 o C d) tpo = 10 o C UR = 40% e) tbs = 20 o C UR = 20% f) tbs = 30 o C tbu = 30 o C g) UR = 100% tbs = 20 o C h) UR = 40% h = 50 kj / kg g) tbu = 20 o C UR = 100% h) W = kg V / kg A tbs= 20 0 C 2) Uma vazão de 800 m 3 /h de ar saturado a 20 o C é aquecida por meio de resistências elétricas até uma umidade relativa final de 60%. Calcular a temperatura final e a potência elétrica em watts necessária ao aquecimento. 3) Deseja-se aquecer, em uma serpentina de vapor, 1000 m 3 / h de ar inicialmente a 20 o C com umidade relativa de 10% até uma temperatura final de 40 o C usando vapor d água que se condensa totalmente no processo. Sabendo que o calor latente de condensação do vapor vale 2400 kj / kg, calcular ao final do processo a umidade relativa, a temperatura de bulbo úmido, a 4

5 temperatura de orvalho e a vazão de vapor d água necessária ao aquecimento. 4) Se no problema anterior o aquecimento fosse realizado em uma serpentina de água quente, calcular a vazão de água em litros por hora adotando uma variação de temperatura da água de 10 o C. Calor específico da água: 4180 J / kg. K 5) Mistura-se uma corrente de 400 m 3 /h de ar a 30 o C com umidade relativa de 20% com outra corrente de 600 m 3 / h com temperaturas de bulbo seco e úmido valendo 40 o C e 28 o C. Calcular a temperatura, umidade relativa e entalpia da mistura. 6) Uma corrente de 1000 m 3 / h de ar a 40 o C e umidade relativa de 10% é umidificado com vapor d água até uma umidade relativa final de 40%. Determinar a umidade absoluta, a entalpia específica no estado final e a vazão de vapor d água em kg / h necessária à umidificação. 7) Ar úmido saturado a 10 o C é aquecido por meio de resistências elétricas até uma umidade relativa de 20% sofrendo em seguida um processo de resfriamento evaporativo em um lavador de ar, com eficiência de 80%. Determinar a temperatura de bulbo seco, a entalpia e a umidade absoluta ao final do processo. 8) Uma corrente de 2000 m 3 /h de ar a 26 o C com umidade relativa de 50% escoa sobre uma serpentina onde sofre um processo de resfriamento com desumidificação. Sabendo que a temperatura e a umidade relativa ao final do processo valem 15 o C e 90% calcular em watts a perda de calor do ar no processo, a massa de água condensada em litros por hora, o fator de by-pass da serpentina e a capacidade térmica da serpentina expressa em TR. 9) Uma corrente de 1000 m 3 /h de ar com temperatura de 15 o C e umidade relativa de 90% é insuflado em um recinto onde atinge uma temperatura e umidade relativa finais de 24 o C e 50%. 5

6 Calcular em watts o calor sensível, o calor latente, o calor total e a massa de vapor em kg por hora absorvido pelo ar. 10) Um recinto tem cargas térmicas, sensível e latente, valendo respectivamente W e 9000 W. Calcular o fator de calor sensível do recinto. 11) As cargas térmicas, total e latente, de uma serpentina de um aparelho de ar condicionado valem W e 5000 W. Calcular o fator de calor sensível da serpentina. 12) Um recinto mantido a 24 o C e umidade relativa de 50% tem cargas térmicas, sensível e latente, valendo respectivamente watts e 6150 watts. Sabendo que a vazão de ar insuflada é de 8500 m 3 / h calcular as temperaturas de bulbo seco e úmido do ar de insuflamento de modo a garantir a temperatura e a umidade relativa do recinto. 13) Um recinto mantido a 24 o C com umidade relativa de 50% tem cargas térmica sensível e latente valendo respectivamente 5860 W e 2600 W. A temperatura de bulbo seco medida na saída da grelha vale 14 o C. Calcular a vazão de ar em m 3 /h e a temperatura de bulbo úmido de insuflamento. Despreze a variação de temperatura do ar no ventilador e no duto. 14) Ar com temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido valendo 27 o C e 19.4 o C escoa em uma serpentina de onde sai a com temperaturas de bulbo seco e úmido de 15 o C e 14 o C. Calcular o fator de contacto, o fator de desvio (by-pass) e a temperatura de ponto de orvalho da serpentina. 15) Um recinto condicionado mantido a 24 o C com umidade relativa de 50% tem cargas térmicas, sensível e latente, valendo respectivamente W e 6885 W. A vazão de ar exterior, com temperaturas de bulbo seco e úmido, de 35 o C e 26.5 o C, é de 1020 m 3 /h. Sabendo que o ar é insuflado a 14 o C pede-se: 6

7 1) A capacidade frigorífica em TR da unidade compacta que atende ao recinto. 2) A vazão de ar para o dimensionamento da rede de dutos. 3) A vazão de ar para a seleção da veneziana de retorno. 4) A umidade relativa do ar insuflado. 5) A vazão de água em m 3 /h se o processo de resfriamento com desumidificação do ar fosse realizado na serpentina de água gelada de um fan-coil, adotando uma variação de temperatura de 6 o C para a água. 7