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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 116

O condensador em um refrigerador recebe R-134a a 700 kPa e 50°C e descarrega-se como líquido saturado a 25°C, a vazão é de 0,1 kg/s e ar escoa através do condensador, entrando a 15   ° C e saindo a 35   ° C . Determine a vazão mássica mínima de ar e o rendimento de segunda lei desse trocador de calor.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Vamos iniciar pela equação de energia

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

Isolando a vazão mássica do ar, nó temos que

m a r ' = m 1 ' × h 1 - h 2 h 4 - h 3

Substituindo os termos,

m a r ' = 0,1 × 436,89 - 234,59 1,004 ( 35 - 15 ) = 1,007   k g / s

Passo 2

Com isso, partiremos para o rendimento, nós temos a seguinte equação, a partir da segunda lei da termodinâmica

ψ 1 - ψ 2 = h 1 - h 2 - T 0 s 1 - s 2

Com isso

ψ 1 - ψ 2 = 436,89 - 234,59 - 288,15 1,7919 - 1,1201 = 8,7208   k J / k g

E para o outro caso

ψ 3 - ψ 4 = h 4 - h 3 - T 0 s 4 - s 3

Substituindo os termos

ψ 3 - ψ 4 = h 4 - h 3 - T 0 s 4 - s 3

E novamente, fazendo o processo de substituição

ψ 3 - ψ 4 = 1,004 35 - 15 - 288,15 × 1,004 × ln ⁡ 308,15 288,15 = 0,666 k J k g

Passo 3

A eficiência é dada por

η = m a r ' ψ 3 - ψ 4 m 1 ' ( ψ 1 - ψ 2 )

Com isso, nós temos o seguinte resultado

η = 1,007 ( 0,666 ) 0,1 ( 8,7208 ) = 0,77

Resposta

m a r ' = 1,007   k g / s

η = 0,77   o u   η % = 77   %

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