Enunciado

Uma pequena unidade de bomba de calor é usada para aquecer água para residências. Considere que a unidade usa R-22 e opera segundo um ciclo de refrigeração ideal. A temperatura de evaporação é de 15   ° C e a temperatura de condensação é de 60   ° C . Se a quantidade de água quente necessária é 0,1   k g / s , determine a quantidade de energia economizada com a utilização da bomba de calor, em vez de aquecer diretamente a água de 15   para 60   ° C .

Passo 1

Fala, galera! Vamos resolver essa questão.

Vamos começar dando uma olhadinha no diagrama do ciclo para analisar cada parte da máquina:

Temos que T 1 = 15   ° C , T 3 = 6 0   ° C . Utilizando essa informação, obtemos na tabela B.4.1:

P 2 = P 3 = 2,427   M P a

h 1 = 25 5,02   k J / k g

s 2 = s 1 = 0,9062   k J / k g K

T 2 = 78,4   ° C

h 2 = 282,86   k J / k g

h 3 = 122,18   k J / k g

Agora vamos às equações!

Passo 2

Na parte do compressor, vamos obter o trabalho específico:

w c = h 2 - h 1

w c = 282,86 - 255,02

w c = 27,84   k J / k g

Agora vamos obter o valor da transferência de calor q H :

q H = h 2 - h 3

q H = 282 , 86 - 122,18

q H = 160,68   k J / k g

E a quantidade de calor necessária para aquecer a água pode ser calculada por:

Q ˙ = m ˙ ( ∆ h )

Q ˙ = m ˙ ( h 60 ° C - h 15 ° C )

Q ˙ = 0,1 ( 251,11 - 62,98 )

Q ˙ = 18,81   k W

E podemos calcular o quanto de energia a bomba de calor utilizará:

W ˙ i n = Q ˙ w c q H  

W ˙ i n = 18,81 ∙ 27,84 60,68

W ˙ i n = 3,26   k W

A quantidade de energia economizada pela utilização da bomba de calor equivale a:

Q ˙ - W ˙ i n = 18,81 - 3,26 = 15,55   k W

Prontinho! Até a próxima, galera!

Resposta

15,55   k W

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