Enunciado

Para cada kW de potência de entrada para uma máquina de fazer gelo em regime permanente, determine a taxa máxima na qual o gelo pode ser produzido, em lb/h, a partir de água líquida a 32°F (0°C). Admita que 144 Btu/lb (334,9 kJ/kg) de energia devam ser removidos por transferência de calor para congelar água a 32°F e que a vizinhança está a 78°F (25,6°C).

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

Convertendo a temperatura da água líquida de ° F para K

T C = 32 ° F - 32 ⋅ 5 9 + 273,15   K = 273,15

Convertendo a temperatura da vizinhança de ° F para K

T H = 78 ° F - 32 ⋅ 5 9 + 273,15   K = 298,71

Para cada k W de potência de entrada

W c i c l o = 1   k W

Passo 3

Calculando a taxa de calor removido pela transferência de calor para água congelada em 32 ° F

Q C = Q C m

Aqui, m é a taxa de gelo produzido e Q C é o calor rejeitado por k g do gelo

Q C = 144   B t u / l b m

Calculando o coeficiente de performance máximo para um ciclo de refrigeração reversível

β m a x = T C T H - T C = 273,15 298,71 - 273,15 = 10,69

Passo 4

Calculando o coeficiente de performance do ciclo de refrigeração assim

β = Q C W c i c l o

Já que o coeficiente de performance do ciclo de refrigeração deve ser menor ou igual que o coeficiente de performance do ciclo de refrigeração

β ≤ β m a x

Dessas duas equações, temos que

144   B t u / l b m 3412,14   B t u / h ≤ 10,69 → m ≤ 10,69 3412,14   B t u / h 144   B t u / l b

∴ m ≤ 253,304   l b / h

Resposta

m ≤ 253,304   l b / h

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