Enunciado

Um ciclo de refrigeração tem um coeficiente de desempenho igual a 75% do valor para um ciclo de refrigeração reversível operando entre os reservatórios frio e quente a –5°C e 40°C, respectivamente. Para operação em regime permanente, determine a potência líquida de entrada, em kW por kW de resfriamento, requerida (a) pelo ciclo real de refrigeração e (b) pelo ciclo de refrigeração reversível. Compare os valores.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

É dado que:

  • Temperatura do reservatório frio: T C = - 5 ° C = 268   K
  • Temperatura do reservatório quente: T H = 40 ° C = 313   K

Passo 3

a) o coeficiente de performance de um ciclo de refrigeração é

β = Q ˙ C W ˙ c i c l o

O coeficiente de um ciclo de refrigeração de performance igual a 75 % do valor para o ciclo de refrigeração reversível

O coeficiente de performance para o ciclo de refrigeração reversível é dado por

β = 0,75 β m a x = 0,75 T C T H - T C = 0,75 268 313 - 268 = 4,466

Também sabemos que

Q ˙ C W ˙ c i c l o = 4,466 → W ˙ c i c l o Q ˙ C = 0,22388

Passo 4

b) para um ciclo de refrigeração reversível

β m a x = T C T H - T C = 268 313 - 268 = 5,955

Sabemos que β = β m a x

Q ˙ C W ˙ c i c l o = 5,955 → W ˙ c i c l o Q ˙ C = 0,1679

Passo 5

Agora comparando as duas eficiências temos que

W ˙ c i c l o Q ˙ C W ˙ c i c l o Q ˙ C = 0,22388 0,1679 = 0,33 = 33 %

É preciso mais trabalho no dispositivo atual, por unidade de refrigeração.

Resposta

a) W ˙ c i c l o Q ˙ C = 0,22388

b) W ˙ c i c l o Q ˙ C = 0,1679

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