Enunciado

Um condicionador de ar de janela mantém um quarto a 22°C em um dia em que a temperatura externa é de 32°C, removendo energia por meio de transferência de calor do quarto.

(a) Determine, em kW por kW de resfriamento, a potência teórica mínima requerida pelo ar condicionado.

(b) Para alcançar as taxas de transferência de calor requeridas com unidades de tamanho prático, condicionadores de ar tipicamente recebem energia por transferência de calor a uma temperatura inferior à do quarto que está sendo resfriado e descarregam energia por transferência de calor a uma temperatura superior à das vizinhanças. Considere o efeito disso na determinação da potência teórica mínima, em kW por kW de resfriamento, requerida quando TC = 18°C e TH = 36°C, e compare com os valores obtidos na parte (a).

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

É dado que:

  • Temperatura da sala: T C = 22 ° C = 395   K
  • Temperatura externa: T H = 32 ° C = 305   K

Passo 3

a) a potência mínima teórica requerida pelo ar condicionado é calculado como

o coeficiente de performance máximo de um ciclo de refrigeração reversível operando entre dois reservatórios é dado por

β m a x = T C T H - T C

O coeficiente de performance de um ciclo de refrigeração é dado por

β = Q ˙ C W ˙ c i c l o

Sabemos que β ≤ β m a x

Q ˙ C W ˙ c i c l o = T C T H - T C = 295 305 - 295 = 29,5

→ W ˙ c i c l o Q ˙ C m i n = 3,39 ⋅ 10 - 2

Passo 4

b) Quando T C = 18 ° C e T H = 36 ° C

O coeficiente de performance máximo é dado por

β m a x = T C T H - T C = 391 309 - 291 = 16,17

O coeficiente de performance de um ciclo de refrigeração é dado por

β = Q ˙ C W ˙ c i c l o

Sabemos que β ≤ β m a x

W ˙ c i c l o Q ˙ C m i n = 6,18 ⋅ 10 - 2

Passo 5

Comparando os resultados de a) e b)

W ˙ c i c l o Q ˙ C m i n W ˙ c i c l o Q ˙ C m i n = 6,18 ⋅ 10 - 2 3,39 ⋅ 10 - 2 = 1,82

82 % mais trabalho é requerido para receber energia pela transferência de calor .

Resposta

a) W ˙ c i c l o Q ˙ C m i n = 3,39 ⋅ 10 - 2

b) W ˙ c i c l o Q ˙ C m i n = 6,18 ⋅ 10 - 2

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