Enunciado

Considere uma bomba de calor que opera no ciclo de Carnot reverso utilizando refrigerante R-134a como fluido de trabalho executado na região de saturação entre os limites de pressão de 140 kPa e 800 kPa. Refrigerante-134a muda de vapor saturado para líquido saturado durante o processo de rejeição de calor. A entrada de trabalho líquido para esse ciclo é:

(a) 28 kJ/kg (b) 34 kJ/kg (c) 49 kJ/kg (d) 144 kJ/kg (e) 275 kJ/kg

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem?

Bem, podemos fazer um esboço do diagrama T-s de Carnot reverso, assim:

Passo 2

Assim, sabemos que o estado 2 se encontra em líquido saturado e o estado 3 encontra-se em vapor saturado e possuem a mesma pressão P 2 = P 3 = 0,8   M P a e sabendo que o refrigerante é o R-134a, da tabela termodinâmica de líquido saturado:

h 2 = 95,47 K J k g   e   h 3 = 267,29 K J k g  

Podemos encontrar o trabalho líquido de diferentes formas. Iremos optar por encontrar o COP da bomba de calor e calor rejeitado, para posterior trabalho líquido, pois:

C O P b o m b a = q H w   → w = q H C O P b o m b a

E

q H = h 3 - h 2

Como se trata de uma bomba de Carnot, podemos encontrar o COP:

C O P b o m b a = T H T H - T L

Portanto, no mesmo modo que foram descobertas as entalpias em 2 e 3, podemos encontrar nas tabelas de vapor e líquido saturados as temperaturas de saturação para cada pressão dada, então:

Para a pressão de 800 kPa, T H = 31,31 + 273 → T H = 304,31   K

E para a pressão de 140 kPa, T L = - 18,77 + 273 → T L = 254,23   K

Passo 3

O COP então:

C O P = 304,31 304,31 - 254,23 → C O P = 6,07

Então, o trabalho líquido pode ser encontrado como:

w = 267,29 - 95,47 6,07 → w = 28,3 K J k g

Resposta

Letra a) 28 KJ/kg

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