Em uma instalação frigorífica foram coletados os seguintes dados:
lunsão:
Realizando as considerações que você julgar necessárias para a solução do problema e considerando como refrigerante o R-22, resolva os itens a seguir:
d) Sabendo que o evaporador deve retirar 10 kW do interior da câmara frigorífica, calcular o coeficiente de desempenho do ciclo e a potência necessária no compressor, adotando a eficiência do mesmo como sendo
.
lunsão:
Realizando as considerações que você julgar necessárias para a solução do problema e considerando como refrigerante o R-22, resolva os itens a seguir:
d) Sabendo que o evaporador deve retirar 10 kW do interior da câmara frigorífica, calcular o coeficiente de desempenho do ciclo e a potência necessária no compressor, adotando a eficiência do mesmo como sendo .
Realizando as considerações que você julgar necessárias para a solução do problema e considerando como refrigerante o R-22, resolva os itens a seguir:
d) Sabendo que o evaporador deve retirar 10 kW do interior da câmara frigorífica, calcular o coeficiente de desempenho do ciclo e a potência necessária no compressor, adotando a eficiência do mesmo como sendo
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de termodinâmica sobre ciclo de refrigeração usando o refrigerante R-22. O que a questão pede é calcular o coeficiente de desempenho (COP) do ciclo e a potência necessária no compressor, sabendo que o evaporador tira 10 kW do interior da câmara frigorífica e que a eficiência do compressor é de 80%. Para resolver isso, vamos precisar entender como funciona o COP e como a eficiência do compressor afeta a potência necessária.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o coeficiente de desempenho (COP). O COP é uma medida de eficiência de uma máquina térmica como um refrigerador. Ele é definido como a razão entre o calor retirado do ambiente refrigerado (Q_e) e o trabalho realizado pelo compressor (W):
No nosso caso, Q_e é 10 kW.
Passo 3
Para calcular o COP, precisamos relacionar as temperaturas do evaporador e do condensador. A temperatura do condensador é dada como 30°C. Vamos converter essa temperatura para Kelvin, já que as equações termodinâmicas usam a temperatura absoluta.
Agora, precisamos assumir ou descobrir a temperatura do evaporador. Como não foi fornecida, vamos supor que a temperatura do evaporador (T_evaporador) seja, por exemplo, 10°C, o que é comum em sistemas de refrigeração.
Passo 4
Com as temperaturas em Kelvin, podemos calcular o COP ideal do ciclo de refrigeração usando a fórmula do ciclo de Carnot:
Esse seria o COP ideal, sem considerar as perdas reais.
Passo 5
Agora, vamos considerar a eficiência do compressor, que é de 80%. A eficiência do compressor (
) relaciona o trabalho real com o trabalho ideal:
Rearranjando para encontrar o trabalho real:
Sabemos que:
Então, podemos reescrever:
Substituindo os valores:
Resposta
O coeficiente de desempenho do ciclo é aproximadamente 14,15 e a potência necessária no compressor é de 1,10 kW.