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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 72

O condensador de uma geladeira é alimentado com R - 134 a a 700   k P a e 50 ° C e a temperatura na seção de descarga de refrigerante é igual a 25 ° C . A vazão de refrigerante é 0,1   k g / s e o ar que escoa no condensador entra a 15 ° C e sai a 35 ° C . Nestas condições, determine a mínima vazão de ar no condensador e a eficiência baseada na segunda lei da termodinâmica deste processo.

Passo 1

E aí, pronto para resolver essa questão comigo?

Bora lá!

Começamos o nosso problema aplicando a equação de energia em nosso sistema:

m ˙ 1 h 1 + m ˙ a r h 3 = m ˙ 1 h 2 + m ˙ a r h 4

Pela Tabela B.5, obtemos para o R - 134 a :

h 1 = 436,89   k J / k g

s 1 = 1,7919   k J / k g ⋅ K

h 2 = 234,59   k J / k g

s 2 = 1,1201   k J / k g ⋅ K

Isolando m ˙ a na equação de energia, temos:

m ˙ a r = m ˙ 1 ⋅ h 1 - h 2 h 4 - h 3

m ˙ a r = m ˙ 1 ⋅ h 1 - h 2 c P a r ( T 4 - T 3 )

Substituindo os dados:

m ˙ a r = 0,1 ⋅ 436,89 - 234,59 1,004 ⋅ ( 35 - 15 )

m ˙ a r = 1,007   k g / s

Passo 2

Seguindo o nosso problema, devemos calcular a disponibilidade do sistema:

ψ 1 - ψ 2 = h 1 - h 2 - T 0 ( s 1 - s 2 )

ψ 1 - ψ 2 = 436,89 - 234,59 - 288,15 ⋅ ( 1,7919 - 1,1201 )

ψ 1 - ψ 2 = 8,7208   k J / k g

E ψ 4 - ψ 3 = h 4 - h 3 - T 0 ( s 4 - s 3 )

ψ 4 - ψ 3 = h 4 - h 3 - T 0 c p ln ⁡ T 4 T 3

ψ 4 - ψ 3 = c P a r ( T 4 - T 3 ) - T 0 c p ln ⁡ T 4 T 3

ψ 4 - ψ 3 = 1,004 ⋅ 35 - 15 - 288,15 ⋅ 1,004 ⋅ ln ⁡ 308,15 288,15

ψ 4 - ψ 3 = 0,666   k J / k g

Passo 3

Por fim, o problema nos pede a eficiência baseada na segunda lei da termodinâmica deste processo, então:

n I I = m ˙ a r ( ψ 4 - ψ 3 ) m ˙ 1 ( ψ 1 - ψ 2 )

Substituindo os dados:

n I I = 1,007 ⋅ 0,666 0,1 ⋅ 8,7208

n I I = 0,77

E assim finalizamos a nossa questão, foi de boa né?

Até a próxima!

Resposta

m ˙ a r = 1,007   k g / s

n I I = 0,77

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