Enunciado

31. Bananas devem ser resfriadas de 28 °C até 12 °C a uma taxa de 1.140 kg/h em um refrigerador que opera no ciclo de refrigeração por compressão de vapor. A potência fornecida ao refrigerador é de 8,6 kW. Determine (a) a taxa de calor absorvido das bananas, em kJ/h, e o COP; (b) a potência mínima entregue para o refrigerador, e (c) a eficiência de segunda lei e a destruição de exergia para o ciclo. O calor específico das bananas acima do congelamento é 3,35 kJ/kg.°C.

Passo 1

Letra (a)

A taxa de calor a ser absorvido para promover o resfriamento desejado na banana será dada por:

Q ˙ f r i o = m ˙ c p T 1 - T 2

Q ˙ f r i o = 1140 k g h 3,35 k J k g . ° C 28 - 12 ° C = 61,1 k J h

O COP é obtido por:

C O P = Q ˙ f r i o W ˙ e n t r a = 61,1 k J h × 1 h 3600 s 8,6   k W = 1,97

Passo 2

Letra (b)

A potência mínima de entrada é igual à exergia do calor transferido do meio de baixa temperatura:

W ˙ m í n = E ˙ X Q ˙ f r i o = - Q ˙ f r i o 1 - T Q T F = 16,97   k W 1 - 28 + 273 20 + 273 = 0,463   k W

onde a temperatura no estado morto é tomada como temperatura de entrada das bananas (T0 = 28 ° C) e a temperatura do meio de baixa temperatura é tomada como temperatura média das bananas T   =   ( 12   +   28 )   /   2   =   20   °   C .

Passo 3

Letra (c)

A eficiência de segunda lei pode ser obtida por:

η I I = P ú t i l P t o t a l = 0,463 8,6 = 5,39 %

A destruição da exergia é a diferença entre a exergia gasta (entrada de energia) e a exergia recuperada (a exergia do calor transferido do meio de baixa temperatura):

E ˙ X d e s t r u i ç ã o = W ˙ e n t r a - W ˙ m í n = 8,6 - 0,463 = 8,14   k W

Resposta

  1. Q ˙ f r i o = 61,1 k J h e C O P = 1,97
  2. W ˙ m í n = 0,463   k W
  3. η I I = 5,39 % e   E ˙ X d e s t r u i ç ã o = 8,14   k W
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