Enunciado

Conforme ilustrado na Fig. P5.72, uma bomba de calor fornece energia por transferência de calor para a água evaporando de líquido saturado a vapor saturado à pressão de 2 bar e uma vazão mássica de 0,05 kg/s. A bomba de calor recebe energia por transferência de calor de um lago a 16°C. Essas são as únicas trocas de calor significantes. Os efeitos de energia cinética e de energia potencial podem ser ignorados. Uma folha de dados desbotada e de difícil leitura indica que a potência requerida pela bomba é de 35 kW. Esse valor pode estar correto? Explique.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

É dado que:

  • Pressão: p = 2   b a r
  • Taxa de vazão mássica: m ˙ = 0,05   k g / s
  • Temperatura do reservatório frio: T C = 16 ° C = 289   K
  • Potência requerida pela bomba: W = 35   k W

Passo 3

Pelas tabelas de vapor e líquido saturado em p = 2   b a r

h f = 504,7   k J / k g

h g = 2707   k J / k g

A temperatura saturada é

T = 120,2 ° C = 293,2   K

Essa temperatura é considerada a temperatura do reservatório quente

T H = 393,2   K

Passo 4

Sabemos que o coeficiente de performance é

β = Q H W = m ˙ h g - h f W = 0,05 2707 - 504,7 35 = 3,146

O coeficiente de performance teórico máximo

β m a x = T H T H - T C = 393,2 393,2 - 289 = 3,77

Já que β m a x > β , o ciclo é possível

Então, a potência requerida pela bomba, W = 35   k W é o valor certo.

Resposta

Correto.

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