Enunciado

Uma bomba de Carnot (bomba de calor) utiliza R-22 como fluido de trabalho. Calor é transferido do fluido de trabalho a 40 ° C , e durante este processo o R-22 muda de vapor saturado para líquido saturado. Sabendo que a transferência de calor para o R-22 ocorre a 0 ° C .

a) Mostre este ciclo no diagrama T - s ;

b) Calcule o título no início e no término do processo isotérmico a 0 ° C ;

c) Determine o coeficiente de desempenho do ciclo.

Passo 1

Bora resolver mais uma questão, vai ser tão rápido e fácil que nem vai percerber!

Letra a)

Começamos o problema representando o ciclo de Carnot num diagrama T - s :

Passo 2

Letra b)

Para determinarmos o título do R-22 no início da transferência de calor temos que primeiramente buscarmos na Tabela B.4.1 o valor da entropia de vapor saturado e líquido saturado para o R-22 saturado a 40 ° C :

s v ( 40 ° C ) = 0,8746   k J / k g ⋅ K

s l ( 40 ° C ) = 0,3417   k J / k g ⋅ K

Como a estropia nos pontos 1 e 2 são iguais, assim como nos pontos 3 e 4, temos:

s 1 = s 2 = s v 40 ° C = 0,8746   k J / k g ⋅ K

s 3 = s 4 = s l ( 40 ° C ) = 0,3417   k J / k g ⋅ K

Na mesma tabela, precisamos obter os valores de entropia de liquido saturado e de evaporação para o R-22 saturado sob a temperatura de 0 ° C :

s l ( 0 ° C ) = 0,1751   k J / k g ⋅ K

s l v = 0,7518   k J / k g ⋅ K

Passo 3

Agora, calculamos a título do R-22 no ponto 4, onde se inicia o processo isotérmico:

s 4 = s l 0 ° C + x 4 ⋅ s l v

Substituindo os dados:

0,3417 = 0,1751 + x 4 ⋅ 0,7518

x 4 = 0,3417 - 0,1751 0,7518

x 4 = 0,222

Seguindo, calcularemos o título do R-22 no final do processo isotérmico que se dá no ponto 1:

s 1 = s l 0 ° C + x 1 ⋅ s l v

0,8746 = 0,1751 + x 1 ⋅ 0,7518

x 1 = 0,8746 - 0,1751 0,7518

x 1 = 0,930

Mais um pouco e terminamos!

Passo 4

Letra c)

Por fim, calculando o coeficiente de desempenho do ciclo:

β = q H W b o m b a = T H T H - T L

Dados:

T H = 40 ° C = 313   K ;

T L = 0 ° C = 273   K .

Temos:

β = 313 313 - 273 = 7,825

β = 7,825

Ai, eu não disse?

Até a próxima!

Resposta

a) Gráfico

b) x 4 = 0,222 , x 1 = 0,930

c) β = 7,825

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

O ar ambiente de uma sala é mantido em 23° C por um aquecedor elétrico portátil de 2000W , com uma temperatura superficial do filamento de 700K . A sala transfere calor em regime permanente para o mei
Um tanque rígido contém 2k g de ar a 200k P a e temperatura ambiente de 2 0° C . Uma corrente elétrica passa então através de um aquecedor por resistência no interior do tanque. Após um total de 100k
Um tanque de 1m 3 rígido e termicamente isolado contém ar a 800k P a e 25° C . Uma válvula sobre o tanque é aberta e a pressão interna cai rapidamente para 150k P a , ponto no qual a válvula é fechada
Uma quantidade de potência, digamos 1000k W , sai de uma fornalha a 800° C e vai para o vapor d’água a 400° C . Da água, a potência vai para um metal sólido a 200° C e, em seguida, para uma massa de a
Um conjunto cilindro-pistão contém vapor saturado de R-22 a 10° C ; o volume é de 10l . O R-22 é comprimido até 2M P a a 60° C em um processo politrópico reversível (internamente). Se todo o calor tra