Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 33
33. Um refrigerador operando no ciclo de refrigeração por compressão de vapor utilizando refrigerante-134a como fluido refrigerante é considerado. A temperatura do espaço refrigerado e o ar ambiente estão a 10° F e 80 °F, respectivamente. O refrigerante--134a entra no compressor a 20 psia como vapor saturado e sai a 140 psia e 160 °F. O refrigerante sai do condensador como líquido saturado. A taxa de resfriamento fornecido pelo sistema é 45.000
Btu/h. Determine (a) a vazão mássica de refrigerante-134a e o COP; (b) a destruição de exergia em cada um dos componentes do ciclo, bem como a eficiência exergética do compressor, e (c) a eficiência de segunda lei do ciclo e a destruição total de exergia no ciclo.
Passo 1
Letra (a)
Antes de mais nada devemos obter a propriedades do fluido refrigerante a partir das informações dadas utilizando as tabelas A-11E a A-13E:
Para determinarmos a vazão mássica de refrigerante basta fazermos um balanço de energia no evaporador ficando com:
Considerando que o sistema opera no estado estacionário podemos escrever:
Já o COP pode ser calculado por:
Aqui percebemos que não temos o trabalho realizado pelo compressor, mas podemos encontra-lo fazendo um balanço de energia no mesmo e chegando em:
Agora sim, podemos encontrar COP:
Passo 2
Letra (b)
A destruição da exergia em cada componente do ciclo é determinada da seguinte forma:
- Compressor
- Condensador
-valvula de expansão
- Evaporador
A eficiência exergetica do compressor é obtida a partir de:
Passo 3
Letra (c)
A exergia do calor transferido do meio de baixa temperatura é:
A eficiência de segunda lei no ciclo é:
A destruição total de exergia no ciclo é a diferença entre a exergia fornecida (entrada de energia) e a exergia recuperada (a exergia do calor transferido do meio de baixa temperatura):
Resposta
- e
- e e e e
- e