Refrigerante-134a entra no condensador de uma bomba de calor residencial a 800 kPa e 35 °C a uma taxa de 0,018 kg/s e sai a 800 kPa como líquido saturado. Considerando que o compressor consome 1,2 kW de energia, determine (a) o COP da bomba de calor e (b) a taxa de remoção de calor do ar externo

Passo 1

Para começar a questão vamos fazer um esquema detalhado da bomba de calor. Temos que considerar que o regime é permanente e a massa de Refrigerante-134a é constante:

Passo 2

Item A)

Para calcular o COP de uma bomba de calor, precisamos dos valores de W ˙ e n t e Q ˙ H . Podemos calcular o Q ˙ H utilizando variação de entalpia entre (2) e (3), então vamos consultar as tabelas termodinâmicas.

O fluido que sai do condensador em (3) é um líquido saturado. Então podemos consultar a Tabela A-12

P 3 = 800   k P a x 3 = 0 ⇒ h 3 = 95,47 k J k g

O fluido que sai do compressor em (2) é vapor superaquecido. Consultando a Tabela A-13 percebemos que vamos precisar interpolar para determinar a entalpia:

Vamos efetuar a interpolação:

276,45 - h 2 40 - 35 = 276,45 - 267,29 40 - 31,31

h 3 = 276,45 - 276,45 - 267,29 40 - 31,31 ( 40 - 35 )

h 3 = 271,01 k J k g

Passo 3

Agora vamos utilizar as entalpias para calcular a taxa de calor que sai do condensador:

Q ˙ H = m ˙ h 3 - h 2

Q ˙ H = 0,018 k g s ⋅ 271,01 k J k g - 95,47 k J k g

Q ˙ H = 3,16   k W

Passo 4

Agora é só calcular o COP utilizando a equação 6-10:

C O P B C = Q ˙ H W ˙ e n t

C O P B C = 3,16   k W 1,2   k W

C O P B C = 2,63

Passo 5

Item B)

E para calcular a taxa de calor removido do ar externo pelo evaporador, basta utilizar uma variação da equação 6-2

Q ˙ L = Q ˙ H - W ˙ e n t

Q ˙ L = 3,16 - 1,2

Q ˙ L = 1,96

Resposta

C O P B C = 2,63

Q ˙ L = 1,96

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