O motor Vaukesha VHP5904LT, cujas informações técnicas são fornecidas na tabela 1, deve ser empregado em um sistema de cogeração de um aeroporto que demanda 2100 kW (ele) e 3240 kW para climatização do ambiente em um sistema de ar-condicionado; gás natural é empregado como combustível (Cpgas = 1,2 kJ / kgK ). Uma das alternativas estudadas para atender às flutuações diárias da climatização consiste em empregar um sistema de refrigeração por absorção (COP=0,8), acionado pelos gases de exaustão do motor (saindo do gerador do SRA a 170^circ C ) e dois sistemas de refrigeração por compressão de vapor (COP=4) com capacidade individual de 840 k (procure informações sobre o Aeroporto Internacional Zumbi dos Palmares, em Maceió, AL - esses dados dizem respeito a tal empreendimento):
c) Desenhe a configuração correspondente especificando as quantidades de cada equipamento;

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem um motor Vaukesha VHP5904LT que precisa atender a demanda de energia elétrica e de climatização de um aeroporto. A matéria aqui envolve termodinâmica aplicada a sistemas de cogeração e refrigeração. Para resolver, vamos montar um esquema mostrando quantos e quais equipamentos precisamos usar para suprir essas demandas.

Passo 2

Primeiro, vamos entender as demandas: o aeroporto precisa de 2100 kW de energia elétrica e 3240 kW para climatização. A ideia é usar a cogeração, ou seja, produzir energia elétrica e calor a partir de um único combustível, que no caso é o gás natural com uma capacidade calorífica específica de 1,2 kJ/kgK.

Passo 3

No sistema de climatização, temos duas alternativas de refrigeração: uma por absorção e duas por compressão de vapor. A refrigeração por absorção tem um COP (Coeficiente de Performance) de 0,8 e é acionada pelos gases de exaustão do motor que saem do gerador do SRA a 170°C. Já as refrigerações por compressão de vapor têm um COP de 4 e cada uma tem uma capacidade de 840 kW.

Passo 4

Vamos calcular a quantidade de energia fornecida por cada tipo de sistema. Para a absorção:
Energia Dissipada = Capacidade de ClimatizaçãoCOP = 3240, kW0,8 = 4050, kW çã
Já para as compressões de vapor:
Cada uma fornece 840 kW com um COP de 4, então a energia consumida por cada uma é:
840, kW4 = 210, kW
Como são duas, o total é 420 kW.

Passo 5

Agora, vamos montar a configuração. O motor gera 2100 kW de elétrica e produz também calor nos gases de exaustão. Essa energia térmica é usada para acionar o sistema de refrigeração por absorção, que contribui com os 3240 kW de climatização. Além disso, temos duas unidades de compressão de vapor que também fornecem 840 kW cada para complementar a climatização.

Resposta

A configuração do sistema de cogeração para o aeroporto inclui:
  • 1 motor Vaukesha VHP5904LT: Fornece 2100 kW de energia elétrica.
  • 1 sistema de refrigeração por absorção: Com COP=0,8, utiliza os gases de exaustão do motor a 170°C para fornecer 3240 kW de climatização.
  • 2 sistemas de refrigeração por compressão de vapor: Cada um com COP=4 e capacidade de 840 kW, totalizando 1680 kW de climatização adicional.
Essa disposição garante que a demanda total de 3240 kW para climatização seja atendida combinando os sistemas de absorção e compressão de vapor.

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