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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 18

18 A potência utilizada para acionar uma bomba de calor, que apresenta coeficiente de eficácia igual a 2, é 2 kW. A bomba de calor opera entre 20°C e 80°C e o ambiente apresenta temperatura T 0 . Determine os fluxos de exergia associados aos fluxos de energia na fronteira do sistema que engloba a bomba de calor.

Passo 1

Opaa.. vamos la´?

Nessa questão vamos usar a equação pro coeficiente de eficácia da bomba de calor:

β = Q ˙ H W ˙

A equação da energia aplicada à bomba de calor:

W ˙ + Q ˙ L = Q ˙ H

E também a equação pro fluxo de exergia:

Φ ˙ = 1 - T 0 T H Q ˙

Vamos usar um desenhozinho simpleszinho pra ficar mais fácil ver o que entra e o que sai.

Ahhhhh... e vamos precisar passar as temperaturas pra Kelvin:

T K = T C + 273,15

Passo 2

Usando a equação do coeficiente de eficácia:

β = Q ˙ H W ˙

2 = Q ˙ H 2

Q ˙ H = 4   k W

E usando a equação da energia:

W ˙ + Q ˙ L = Q ˙ H

2 + Q ˙ L = 4

Q ˙ L = 2   k W

Passo 3

Cada seta vai ter um fluxo de exergia.

Para a que entra por baixo:

Φ ˙ L = 1 - T 0 T L Q ˙ L

Φ ˙ L = 1 - T 0 2 0 + 273,15 4

Φ ˙ L = 4 - 0,014   T 0   k W

Para a que entra do lado é igual à própria potência mesmo:

Φ ˙ W = W ˙

Φ ˙ W = 2   k W

E, finalmente, para a que sai:

Φ ˙ H = 1 - T 0 T H Q ˙ H

Φ ˙ H = 1 - T 0 80 + 273,15 4

Φ ˙ H = 4 - 0,011   T 0   k W

E acabamos

Bora pra próxima?

Resposta

Φ ˙ L = 4 - 0,014   T 0   k W

Φ ˙ W = 2   k W

Φ ˙ H = 4 - 0,011   T 0   k W

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