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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 50

50. Refrigerante-134a entra no condensador de uma bomba de calor residencial a 800 kPa e 55 °C a uma taxa de 0,018 kg/s, saindo a 750 kPa sub-resfriado em 3 °C. O refrigerante entra no compressor a 200 kPa superaquecido em 4 °C. Determine (a) a eficiência isentrópica do compressor, (b) a taxa de calor fornecida ao ambiente aquecido e (c) o COP da bomba de calor. Determine também (d) o COP e a taxa de calor fornecido para o ambiente aquecido, considerando que essa bomba de calor é operada no ciclo por compressão de vapor ideal entre os limites de pressão de 200 kPa e 800 kPa.

Passo 1

Letra (a)

A partir da definição de eficiência isentrópica para um compressor podemos escrever:

η c o m p = h 2 s - h 1 h 2 - h 1

η c o m p = 277,26 - 247,87 291,76 - 247,87 = 0,670

Passo 2

Letra (b)

A taxa de calor fornecida à sala é

Q ˙ q u e n t e = m ˙ h 2 - h 3 = 0,018 k g s 291,76 - 87,91 k J k g = 3,67   k W

Passo 3

Letra (c)

A entrada de energia e o COP são:

W ˙ e n t r a = m ˙ h 2 - h 1 = 0,018 k g s 291,76 - 247,87 k J k g = 0,790   k W

C O P = Q ˙ q u e n t e W ˙ e n t r a = 3,67 0,790 = 4,64

Passo 4

Letra (d)

A análise ideal do ciclo de compressão de vapor do ciclo é a seguinte:

C O P = Q ˙ q u e n t e W ˙ e n t r a = h 2 - h 3 h 2 - h 1 = 6,18

Q ˙ q u e n t e = m ˙ h 2 - h 3 = 0,018 k g s 273,25 - 95,47 k J k g = 3,20   k W

Resposta

  1. η c o m p = 0,670
  2. Q ˙ q u e n t e = 3,67   k W
  3. C O P = 4,64
  4. C O P = 6,18 e Q ˙ q u e n t e = 3,20   k W
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