Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 47
47 Um condicionador de ar fornece 1kg/s de ar a 15°C. Sabendo que o ambiente externo se encontra a 35°C, estime a potência necessária para acionar o condicionador de ar. Faça uma lista com todas as hipóteses utilizadas na solução deste problema.
Passo 1
Vamos com calma que essa tem uma porção de detalhes... bem... como é um condicionador de ar, então é um refrigerador, né... daí sabemos que vamos usar o coeficiente de desempenho
Nós temos a vazão de ar e as temperaturas interna e externa, então dá pra calcular a taxa de transferência de calor:
Hummm... se a gente pegar a equação do coeficiente de desempenho e dividir por do lado direito em cima e embaixo:
Booommmm... aparece a taxa de transferência de calor em cima e a potência embaixo:
Ahhhhh... e pra potência ser mínima/necessária (está embaixo na fração), então o coeficiente de desempenho tem que ser máximo, né... que nos lembra o que??? Ciclo de Carnot:
Passo 2
Vamos aos cálculos, então:
- Começando pela taxa de transferência de calor:
Pegando o valor de na tabela A.5: (repare que as propriedades dessa tabela são pra quando a temperatura é 25°C e a pressão é 100 kPa, então vamos considerar constante, e não é muito absurdo já que a temperatura mais baixa é 15°C e a temperatura mais alta é 35°C)
ATENÇÃOOO:
Aqui a gente não precisou mudar a temperatura pra kelvin porque é uma diferença de temperatura. Repare como ficaria se a gente mudasse:
Fazendo a diferença:
(as paradinhas do Kelvin só se cortam)
Passo 3
Vamos calcular, agora, o coeficiente de desempenho máximo:
(em Kelvin, heim... cuidado. Aqui é uma divisão também):
E usando a outra equação, achamos a potência mínima: