Enunciado

Refrigerante-134a e condensado em um sistema de refrigeração, rejeitando calor para o ar ambiente a 25   ° C . O refrigerante entra no condensador a 700   k P a e 50   ° C a uma taxa de 0,05   k g / s , saindo como liquido saturado com a mesma pressão anterior. Determine ( a ) a taxa de calor rejeitado no condensador, ( b ) o COP desse ciclo de refrigeração, considerando que a carga de resfriamento a essas condições e de 6   k W , e ( c ) a taxa de destruição de exergia no condensador.

Passo 1

Um refrigerante esta sendo refrigerado e temos que determinar a taxa de calor de saída, o COP e a taxa de da exergia destruída.

Iremos assumir que este processo está em regime permanente desde que não acorra variação com o tempo. A variação da energia cinética e potencial são desconsiderados.

As propriedades de entrada e saída serão determinadas perante sua temperatura e pressão, retirado da tabela 13a.

De entrada:

P 1 = 700   k P a

T 1 = 500 ° C

Temos:

h 1 = 288,53   k j / k g

s 1 = 0,9954   k J / k g ∙ K

Para saída:

P 2 = 700 k P a

x 2 = 0

Temos:

h 2 = 88,82   k J / k g

s 2 = 0,3323   k J / k g ∙ K

a) Determinando o calor rejeitado:

Q ˙ r e j e = m ˙ R ( h 1 - h 2 )

Q ˙ r e j e = 0,05 ∙ 288,53 - 88,82  

Q ˙ r e j e = 9,985   k W

b)Determinando COP, pela definição temos:

C O P = Q ˙ L W ˙ i n

C O P = Q ˙ L Q ˙ H - Q ˙ L = 6 9,985 - 6

C O P = 1,506

Passo 2

Para determinarmos a exergia destruída iremos calcular gerada da entropia:

S ˙ g e n = m ˙ R s 2 - s 1 + Q ˙ H T H

S ˙ g e n = 0,05 ∙ 0,3323 - 0,9954 + 9,985 298

S ˙ g e n = 0,00035116 k W K

Aplicando a formula da exergia destruída:

X ˙ d e s t r u = T 0 S ˙ g e n = 298 ∙ 0,00035116

X ˙ d e s t r u = 0,1048   k W

Resposta

a)

Q ˙ r e j e = 9,985   k W

b) C O P = 1,506

c)

X ˙ d e s t r u = 0,1048   k W

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