Enunciado

Uma carga de resfriamento de 36   k J / k g a 0 ° C deve ser atendida por um ciclo ideal de refrigeração a gás que utiliza ar como fluido de trabalho. Calor proveniente desse ciclo é rejeitado para a vizinhança a 25 ° C . Na entrada do compressor, o ar está a 85   k P a e 13 ° C . Determine a razão de pressão mínima para que esse sistema funcione corretamente. Considere calores específicos constantes à temperatura ambiente.

Passo 1

Essa questão quer que a gente encontre a razão de pressão mínima… Hummm… Partiu!

Bom, utilizando a tabela A-2a podemos encontrar as propriedades do ar, de acordo com os dados da nossa questão:

c p = 1,005   k J / k g   .   K k = 1,4

Beleza!

Passo 2

Podemos encontrar agora há temperatura T 4 , pois o enunciado nos deu o calor de refrigeração, beleza?

q r e f r i g = c p   .   T 1 - T 4

T 4 = T 1 - q r e f r i g c p

T 4 = 260 - 36 1,005

T 4 = 224,2   K

E sabendo que há temperatura mínima de entrada na turbina é a mesma onde o calor é rejeitado, temos que:

T 3 = 298   K

Show! Última parte agora!

Passo 3

A partir da relação isentrópica, temos que a razão de pressão será:

P 3 P 4 = T 3 T 4 k k - 1

P 3 P 4 = 298 224,2 1,4 1,4 - 1

P 3 P 4 = 2,71

Show de bola! Conseguimos!

Resposta

P 3 P 4 = 2,71

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