63 Um escoamento de água, com vazão em massa igual a 60 kg/h, deve ser vaporizado a pressão constante. A transferência de calor para a água é fornecida por uma bomba de calor. Essa bomba utiliza um reservatório térmico a 16°C como fonte fria. A água entra no condensador da bomba como líquido saturado a 200 kPa e sai do equipamento como vapor saturado. Determine, nestas condições, a mínima potência necessária para a bomba de calor.

Passo 1

Oppa..

Nessa questão vamos usar a equação da energia:

m ˙ h 1 + Q ˙ H = m ˙ h 2

E também vamos usar a equação pra eficiência:

β = Q ˙ H W ˙

E pra achar a potência mínima assumimos ciclo de carnot:

β = T H T H - T L

Passo 2

No estado 1 temos líquido saturado, então é só olhar na tabela B.1.2 na linha de 200 kPa:

h 1 = 504,7

E no estado 2 temos vapor saturado, também pra 200 kPa:

h 2 = 2706,7

Ainda vamos pegar qual é a temperatura:

T H = T s a t

T H = 120,93   ° C

Usando, então, a equação da energia:

m ˙ h 1 + Q ˙ H = m ˙ h 2

60 3600 × 504,7 + Q ˙ H = 60 3600 × 2706,7

Q ˙ H = 36,7   k W

Ps... repara que dividimos por 3600 porque queremos passar hora pra segundo.

Passo 3

Calculando a eficiência do ciclo de carnot:

β = T H T H - T L

β = 120,93 + 273,15 120,93 - 16

β = 3,76

E pra achar a potência:

β = Q ˙ H W ˙

3,76 = 36,7 W ˙

W ˙ = 9,76   k W

Resposta

W ˙ = 9,76   k W

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