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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 47

47. Uma bomba de calor opera no ciclo por compressão de vapor ideal utilizando refrigerante-134a como fluido de trabalho. Essa bomba de calor é utilizada para manter um espaço a 25 °C

mediante a absorção de calor a uma taxa de 2,7 kW de água geotérmica que flui através do evaporador. O evaporador opera a 20 °C, e o condensador opera a 1.400 kPa. O compressor recebe trabalho igual a 20 kJ por quilograma de refrigerante que escoa para ele.

(a) Faça um esboço dessa bomba de calor e do seu diagrama T-s.

(b) Determine a taxa da transferência de calor para o espaço

aquecido a 25 °C.

(c) Determine o COP da bomba de calor.

Dados do refrigerante-134a: T = 20 °C: hl = 79,3 kJ/kg, hv = 261,6 kJ/kg; P = 1.400 kPa: hl = 127,2 kJ/kg, hv = 276,2 kJ/kg

Passo 1

Letra (a)

Em um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor, o processo de compressão é isentrópico, o refrigerante entra no compressor como vapor saturado à pressão do evaporador e deixa o condensador como líquido saturado à pressão do condensador. Um esboço da bomba de calor e do seu diagrama é motrado como segue:

Passo 2

Letra (b)

A entalpia na saída do compressor é:

W e n t r a = h 2 - h 1

h 2 = W e n t r a + h 1 = 261,6 k J k g + 20 k J k g = 281,6 k J k g

A taxa de transferência de calor para o espaço aquecido é:

Q ˙ q u e n t e = m ˙ h 2 - h 3 = 0,02009 k g s 281,6 - 127,2 k J k g = 3,10   k W

Passo 3

Letra (c)

O COP da bomba de calor é determinado a partir de sua definição,

C O P b o m b a   d e   c a l o r = Q q u e n t e ˙ W e n t r a ˙ = Q q u e n t e ˙ m ˙ w e n t r a = 3,10   k W 0,02009 k g s 20 k J k g   = 7,72

Resposta

  1. Figura
  2. Q ˙ q u e n t e = 3,10   k W
  3. C O P b o m b a   d e   c a l o r = 7,72
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