Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 83

Um ciclo regenerativo de refrigeração a gás que utiliza argônio como fluido de trabalho é utilizado para manter um espaço a 45 ° C enquanto rejeita calor para o ar ambiente a 0 ° C . Argônio entra no compressor a 30 ° C a um fluxo de 0,08   k g / s . O ciclo tem um razão de pressão igual a 5 . A temperatura do argônio diminui de 15 ° C até 38 ° C no regenerador. As eficiências isentrópicas do compressor e da turbina são de 82 % . Determine (a) a carga de refrigeração e o COP, (b) o consumo mínimo de potência, a eficiência de segunda lei do ciclo e a destruição total da energia do ciclo. As propriedades do argônio são c p = 0,5203   k J / k g   .   K e k = 1,667 .

Passo 1

Fala aí! Partiu resolver uma questãozinha? Partiu!

Vamos começar anotando os nossos dados de temperatura, beleza?

T 1 = - 30 ° C   →   243   K T 3 = 15 ° C   →   288   K T 4 = - 38 ° C → 235   K

Opa! Tá faltando coisa aí! Vamos encontrar as temperaturas que estão faltando, e para isso vamos precisar usar os valores de eficiência:

T 2 s = T 1   .   P 2 P 1 ( k - 1 ) / k T 5 s = T 4   .   P 5 P 4 ( k - 1 ) / k

T 2 s = 243   .   5 ( 1,667 - 1 ) / 1,667 T 5 s = 235   .   1 5 ( 1,667 - 1 ) / 1,667

T 2 s = 462,7   K T 5 s = 123,4   K

Beleza! Agora já podemos, usar a eficiência e encontrar T 2 e T 5 e depois ir para o próximo passo:

η C = T 2 s - T 1 T 2 - T 1 η T = T 4 - T 5 T 4 - T 5 s

T 2 = T 1 + T 2 s - T 1 η C T 5 = T 4 - η T   .   T 4 - T 5 s

T 2 = 243 + 462,7 - 243 0,82 T 5 = 235 - 0,82 . 235 - 123,4

T 2 = 510,9   K T 5 = 143,5   K

Opa! Mas tá faltando ainda uma temperatura… a T 6 ! Sem problemas, vamos achar ela por balanço de massa:

m   .   c p   .   T 3 - T 4 = m   .   c p   .   T 1 - T 6

T 3 - T 4 = T 1 - T 6

T 6 = T 1 - T 3 + T 4

T 6 = 243 - 288 + 235

T 6 = 190   K

Show! Agora sim vamos para o próximo passo!

Passo 2

O enunciado pediu pra gente a carga de refrigeração, vamos calcular:

Q L = m   .   c p   .   T 6 - T 5

Q L = 0,08   .   0,5203   .   190 - 143,5

Q L = 1,935   k W

E pediu também o C O P , partiu achar ele:

C O P = Q L W n e t

Opa! Acabamos de ver que está faltando alguém ali… Vamos achar o W n e t ,   i n :

W n e t = m   .   c p   .   T 2 - T 1 - T 4 - T 5

W n e t = 0,08   .   0,5203   .   510,9 - 243 - 235 - 143,5

W n e t = 7,343   k W

Agora simmm! Partiu encontrar o C O P :

C O P = 1,935 7,343

C O P = 0,2636

Show! Encontramos!

Passo 3

Agora vamos encontrar a primeira parte da letra b, que é o consumo mínimo de potência, vamos nessa:

W m í n i m o = E x Q L

E x Q L = - Q L   .   1 - T 0 T L

Onde o T 0 = 0 ° C   →   273   K e o T L = T 3 , belezinha?

E x Q L = - 1,935   .   1 - 273 228

E x Q L = 0,382   k W

Show! então:

W m í n i m o = 0,382   k W

Passo 4

Na segunda parte da letra b, ele quer a eficiência de segunda lei do ciclo… Vamos calculá-la:

η I I = E x Q L W n e t

η I I = 0,382 7,343

η I I = 0,05202

ou

η I I = 5,202 %

Passo 5

Pra fechar o enunciado quer a destruição total da energia do ciclo… Hum… Sabemos achar isso! Então vamos ao que interessa:

E x d e s t r u i ç ã o   t o t a l = W n e t - E x Q L

E x d e s t r u i ç ã o   t o t a l = 7,343 - 0,382

E x d e s t r u i ç ã o   t o t a l = 6,961   k W

Perfeito! Conseguimos!

Resposta

  1. Q L = 1,935   k W e C O P = 0,2636

  2. W m í n i m o = 0,382   k W , η I I = 5,202 % e E x d e s t r u i ç ã o   t o t a l = 6,961   k W
Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

A figura P 11.122 mostra o esboço de um refrigerador, que opera com R - 22 , e é acionado por um motor térmico que utiliza gás natural como combustível. O rendimento térmico do motor é igual a 25 % .
A vazão de refrigerante R - 12 , num ciclo real de refrigeração, é 0.05k g / s . O vapor entra no compressor a 150k P a e - 10 ° C e sai dele a 1.2M P a e 75 ° C . A potência consumida no compressor f
Nós não apresentamos a equação para o coeficiente de eficácia do ciclo de refrigeração a ar no texto. Derive a expressão para o coeficiente de eficácia, em função da relação de compressão do ciclo, co
Deseja-se comparar o desempenho de um refrigerador, com ciclo de absorção de amônia, com um refrigerador similar baseado no ciclo de compressão de vapor. Considere um sistema de absorção que apresenta
Um ciclo de potência a vapor deve operar com uma pressão máxima de 3M P a , pressão mínima de 10k P a e temperatura na seção de saída da caldeira a 500° C . A fonte quente disponível são 175k g / s de