Enunciado

O desempenho de um refrigerador, trabalhando num ciclo por absorção de amônia, deve ser comparado com o de um sistema de refrigeração por compressão de vapor. Considere um sistema de absorção com uma temperatura de evaporação de - 10   ° C e uma temperatura de condensação de 50   ° C . Nesse sistema, a temperatura do gerador é de 150   ° C , e 0,42   k J é transferido para a amônia no evaporador, para cada kJ transferido da fonte de alta temperatura para a solução de amônia no gerador. Para fazer a comparação, admita que um reservatório está disponível a 150   ° C e que calor é transferido desse reservatório para um motor reversível que rejeita calor para um ambiente a 25   ° . O trabalho desse motor é usado então para acionar um sistema ideal de compressão de vapor, com amônia como refrigerante. Compare a quantidade de refrigeração que pode ser obtida por quilojoule transferido da fonte de alta temperatura com o 0,42   k J que pode ser obtido no sistema de absorção.

Passo 1

Fala, galera! Vamos resolver essa questão.

Vamos começar analisando dois diagramas que representam, respectivamente, o processo que ocorre na máquina e o ciclo de refrigeração:

Como o diagrama do ciclo de refrigeração, sabemos que T 1 = - 10   ° C e:

h 1 = 1430,8   k J / k g

s 1 = s 2 = 5,4673   k J / k g K

h 4 = h 3 = 421,48   k J / k g

Estabelecidos os dados, agora vamos às equações!

Passo 2

Primeiramente, calcularemos a eficiência da máquina com os dados do diagrama:

η = 1 - T L ' T H '

η = 1 - 298,2 423,2

η = 0,295

Com isso, podemos calcular W c :

W c = η ∙ Q H '

W c = 0,295 ∙ 1

W c = 0,295   k J

Calculando o trabalho específico, temos:

w c = h 2 - h 1

w c = 1724 - 1430,8

w c = 293,2   k J / k g

E podemos calcular a taxa de transferência de calor do evaporador:

q L = h 2 - h 4

q L = 1 430,8 - 421,48

q L = 1009,3   k J / k g

Com isso, podemos calcular o coeficiente de eficácia do ciclo:

β = q L w c

β = 10 09,3 293,2

β = 3,44

E finalmente, temos a quantidade de refrigeração por meio da equação:

Q L = β w c

Q L = 3,44 ∙ 0,295

Q L = 1015   k J

Prontinho! Até a próxima, galera!

Resposta

Q L = 1015   k J

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