Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 93
93. Ar atmosférico a 1 atm, 32 °C e 95% de umidade relativa é resfriado para 24 °C e 60% de umidade relativa. Um sistema de refrigeração por compressão de vapor ideal simples utilizando refrigerante-134a como fluido de trabalho é usado para fornecer o resfriamento necessário. Ele opera seu evaporador a 4 °C, e seu condensador a uma temperatura de saturação de 39,4 °C. O condensador rejeita seu calor para o ar atmosférico. Calcule a destruição da exergia (em kJ) no sistema total por 1.000 m3 de ar seco processado.
Passo 1
Os estados de entrada e saída do ar são completamente especificados e a pressão total é de 1 atm. As propriedades do ar em vários estados são determinadas a partir da tabela psicrométrica (Figura A-31) como:
E,
Assumimos que o condensado deixa esse sistema na temperatura média da entrada e saída de ar. Então, da Tabela A-4:
A quantidade de umidade no ar diminui devido à desumidificação (ω 2
Passo 2
Aplicação das equações do balanço de massa de água e balanço de energia na seção de resfriamento e desumidificação combinada:
Balanço de energia:
Obtemos as propriedades para o ciclo de refrigeração por compressão de vapor da seguinte forma (Tabelas A-11, a A-13):
A vazão mássica do refrigerante-134a é:
A quantidade de calor rejeitada pelo condensador é:
Passo 3
Em seguida, calculamos a destruição de exergia nos componentes do ciclo de refrigeração:
A variação da entropia do vapor de água na corrente de ar é:
A entropia da água que sai da seção de resfriamento é:
As pressões parciais de vapor de água e ar seco para correntes de ar são:
A variação da entropia do ar seco é:
A alteração da entropia do R-134a no evaporador é:
Um balança de entropia no evaporador fornece:
Então, a destruição de exergia no evaporador é:
Finalmente, a destruição total da exergia é: