Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 153
Água fria a °C entra em um aquecedor de água a uma taxa de /min, e o deixa a °C. O aquecedor de água recebe calor de uma bomba de calor que, por sua vez, recebe calor de uma fonte térmica a °C.
(a) Considerando que a água é um líquido incompressível e não muda de fase durante a adição de calor, determine o fluxo de calor fornecido à água, em kJ/s.
(b) Considerando que o aquecedor de água funciona como um sumidouro de calor, com temperatura média de °C, determine a potência mínima fornecida à bomba de calor, em kW.
Passo 1
E aí, parceiro (a), ‘’blz’’? Vamos luzir a madrugada resolvendo esse problema!
Aqui, uma bomba de calor é usada como fonte de calor para um aquecedor de água.
É preciso estabelecermos que: () existem condições operacionais estáveis e () as mudanças de energia cinética e potencial são zero.
Ainda temos:
Calor específico (
Volume específico de água à temperatura ambiente
Taxa de escoamento da água fria
Passo 2
(a) Para calcular o fluxo de calor fornecido à água podemos fazer da seguinte maneira:
Passo 3
(b) Para calcularmos a potência mínima, precisaremos entender o que é o Coeficiente de Performance (COP).
O COP é a razão entre a energia contida no calor transportado pelo sistema (Q) e o trabalho realizado pelo sistema para tal. Mas, especificamente para este caso, importa sabermos como calcular seu valor máximo, o qual é dado por:
As temperaturas devem estar em Kelvin, logo:
Agora poderemos calcular a potência mínima:
Resposta
(a)
(b)