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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 6º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 16

As características térmicas de um pequeno frigobar são determinadas efetuando-se dois experimentos independentes, ambos realizados com a porta fechada e com o frigobar posicionado em ar ambiente a T ∞ = 25 ° C . Em um dos experimentos, um aquecedor elétrico é suspenso no interior do frigobar com ele desligado. Com o aquecedor dissipando 20 W, uma temperatura em estado estacionário de 90°C é medida no interior do frigobar. Com o aquecedor retirado e o frigobar agora em operação, o segundo experimento envolve a manutenção, em regime estacionário, de uma temperatura de 5°C no seu interior por um intervalo de tempo fixo e o registro da energia elétrica necessária para operá-lo. Neste experimento, a manutenção da condição estacionária especificada por um período de 12 horas consome 125000 J de energia elétrica. Determine o coeficiente de desempenho (COP) do frigobar.

Passo 1

E ai meus amores nessa questãozinha “Pegue o que puder, sem nada a devolver” okay?

Caso 1:

Desenhar o diagrama mostrado o aquecedor elétrico suspenso na cavidade do refrigerador enquanto o refrigerador está desligado.

Aplicando o balanço de energia à superfície de controle sobre o refrigerador

E ˙ g = E ˙ o u t

Do diagrama, temos

q e l e t = q o u t

= 20   W

Passo 2

O calor perdido para o ambiente (out) é dado pela seguinte expressão

q o u t = T ∞ , i - T ∞ , o R t o t

Reorganizando a equação, temos

R t o t = T ∞ , i - T ∞ , o q o u t

R t o t = 90 - 25 ° C 20   W

R t o t = 3.25   ° C / W

Passo 3

Caso 2

Desenharemos o diagrama mostrando o aquecedor removido e o refrigerante em operação (conectado).

A transferência de calor do ar ambiente para o compartilhamento é equilibrada pela transferência de calor para o refrigerante

q i n = q o u t

Calculando a transferência de energia térmica do refrigerante durante o período de 12 horas.

Q o u t = q o u t ∆ t

= q i n ∆ t

= T ∞ , i - T ∞ , o R t ∆ t

Q o u t = 25 - 5 ° C × 12 × 3600 s 3.25 ° C / W

Q o u t = 265846.1538   J

Passo 4

Vamos calcular o coeficiente de desempenho (COP)

C O P = Q o u t W i n

C O P = 265846.1538   J 125000   J

C O P = 2.13

Portanto, o coeficiente de desempenho do refrigerador é de 2.13 .

Passo 5

Calculando o ideal (Carnot COP) usando a seguinte expressão

C O P i d e a l = T C T H - T C

= 5 + 273 25 + 273 K - 5 + 273 K

= 13.9

Portanto, o sistema está operando bem abaixo do seu pico possível de atuação.

Depois dessa questão, “Ninguém se mexe” Meu cérebro caiu.”

Haha bora pra proximaaaa

Resposta

Portanto, o coeficiente de desempenho do refrigerador é de 2.13 .

Portanto, o sistema está operando bem abaixo do seu pico possível de atuação.

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