Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 36
36. Um sistema de refrigeração opera no ciclo de refrigeração por compressão de vapor ideal utilizando amônia como refrigerante. As pressões do evaporador e do condensador são de 200 kPa e 2.000 kPa, respectivamente. As temperaturas dos meios a baixa e a alta temperatura são -9 °C e 27 °C, respectivamente. Considerando que a taxa de calor rejeitado no condensador é 18,0 kW, determine (a) a vazão volumétrica de amônia na entrada do compressor, em L/s; (b) a potência fornecida, e o COP; e (c) a eficiência de segunda lei do ciclo e a destruição total da exergia no ciclo. As propriedades da amônia nos diferentes estados são as seguintes: h1 = 1.439,3 kJ/kg, s1 = 5,8865 kJ/ kg.K, v1 = 0,5946 m3/kg, h2 = 1.798,3 kJ/kg, h3 = 437,4 kJ/kg, s3 = 1,7892 kJ/kg.K, s4 = 1,9469 kJ/kg.K. Nota: estado 1: entrada do compressor; estado 2: saída do compressor; estado 3: saída do condensador; estado 4: entrada do evaporador.
Passo 1
Letra (a)
Como nos foi dado informações sobre a taxa de calor que sai do condensador, podemos fazer um balanço de energia no mesmo e a partir desde encontrar a vazão volumétrica de amônia que será a mesma que vamos ter na entrada do compressor:
Como ele pede em L/s e nos da informações sobre volume específico, podemos utilizar o seguinte:
Passo 2
Letra (b)
A potencia fornecida pode ser determinada mediante a um balanço de energia no compressor:
O COP será dado por:
Porém, não temos o calor frio, sendo assim para isso podemos obter a partir de um balanço de energia no evaporador:
Substituindo na equação chegamos em:
Passo 3
Letra (c)
A exergia do calor transferido do meio de baixa temperatura é:
A eficiência de segunda lei é dada por:
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