Um ciclo de refrigeração opera, em regime permanente, entre os reservatórios quente e frio a 300 K e 275 K, respectivamente, e remove energia por transferência de calor do reservatório frio a uma taxa de 600 kW.

(a) Se o coeficiente de desempenho do ciclo for 4, determine a potência de entrada requerida, em kW.

(b) Determine a potência teórica mínima requerida, cm kW, para qualquer ciclo como esse.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

É dado que:

  • Temperatura do reservatório quente: T H = 300   K
  • Temperatura do reservatório frio: T C = 275   K
  • Energia de transferência de calor do reservatório frio a taxa: Q C = 600   k W

Passo 3

a) Se o coeficiente de performance é 4

Para o ciclo de refrigeração o coeficiente de performance é

β = Q ˙ C W ˙ c i c l o → W ˙ c i c l o = Q ˙ C β = 600 4

∴ W ˙ c i c l o = 150   k W

Passo 4

b) Se o coeficiente de performance máximo para o ciclo de refrigeração reversível operando entre os reservatórios é dado por

β m a x = T C T H - T C

O coeficiente de performance para o ciclo de refrigeração deve ser menor ou igual ao coeficiente de performance de um ciclo de refrigeração reversível

β ≤ β m a x → Q ˙ C W ˙ c i c l o ≤ T C T H - T C → 600 W ˙ c i c l o ≤ 275 300 - 275

→ W ˙ c i c l o ≥ 600 25 275

∴ W ˙ c i c l o ≥ 54,5   k W

Resposta

a) W ˙ c i c l o = 150   k W

b) W ˙ c i c l o ≥ 54,5   k W

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