Enunciado

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, em 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 frio: T C = 270   K
  • Temperatura do reservatório quente: T H = 300   K

Passo 3

O coeficiente de performance máximo de um ciclo de refrigeração reversível operando entre os reservatórios é dado

β m a x = T C T H - T C

Para um ciclo de refrigeração o coeficiente de performance é

β = Q ˙ C W ˙ c i c l o

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

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

→ 300 - 270 270 ≤ W ˙ c i c l o Q ˙ C → 0,111 ≤ W ˙ c i c l o Q ˙ C  

Passo 4

A potência mínima teórica de entrada W ˙ c i c l o que é dependente da transferência de calor do reservatório frio

A potência de entrada mínima em k W por k W da transferência de calor do reservatório frio é

W ˙ c i c l o Q ˙ C = 0,111

Resposta

W ˙ c i c l o Q ˙ C = 0,111

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