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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 49

49. Uma bomba de calor que utiliza o refrigerante-134a como fluido de trabalho é usada para manter um espaço a 25 °C, absorvendo o calor da água geotérmica que entra no evaporador a 50 °C e a uma taxa de 0,065 kg/s, saindo a 40 °C. O refrigerante entra no evaporador a 20 °C com título de 23% e sai à pressão de entrada como vapor saturado. Além disso, o refrigerante perde 300 W de calor para a vizinhança à medida que escoa através do compressor, saindo dele a 1,4 MPa à mesma entropia da entrada. Determine (a) os graus de sub-resfriamento do refrigerante no condensador; (b) a vazão mássica do refrigerante; (c) a carga de aquecimento e o COP da bomba de calor; (d) a entrada de potência mínima teórica no compressor para a mesma carga de aquecimento.

Passo 1

Letra (a)

Então, os graus de sub-resfriamento são:

∆ T s u b = T s a t - T 3 = 52,40 - 48,59 = 3,81 ° C

Passo 2

Letra (b)

A taxa de calor absorvido pela água geotérmica no evaporador é:

Q ˙ q u e n t e = m ˙ h 1 - h 2 = 0,065 k g s 209,34 - 167,53 k J k g = 2,718   k W

Esse calor é absorvido pelo refrigerante no evaporador:

m ˙ R = Q ˙ f r i o h 1 - h 4 = 2,718 k W 261,59 - 121,24 k J k g = 0,01936 k g s

Passo 3

Letra (c)

A entrada de energia do compressor, a carga de aquecimento e o COP são

C O P = Q q u e n t e ˙ W e n t r a ˙ = 3,074   k W 0,6564   k W = 4,68

Passo 4

Letra (d)

A COP reversível do ciclo é

C O P r e v = 1 1 - T f r i a T q u e n t e = 12,92

A entrada mínima de energia correspondente é:

W ˙ e n t r a , m i n = Q ˙ q u e n t e C O P r e v = 3,074 k W 12,92 = 0,238   k W

Resposta

  1. ∆ T s u b = 3,81 ° C
  2. m ˙ R = 0,01936 k g s
  3. C O P = 4,68
  4. W ˙ e n t r a , m i n = 0,238   k W
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