Enunciado

Em regime permanente, uma bomba de calor fornece energia por transferência de calor a uma taxa de 25.000 Btu/h (7326,8 W) para manter uma residência a 70°F (21,1°C) em um dia em que a temperatura externa é 30°F (–1,1°C). A potência de entrada da bomba de calor é 4,5 hp (3,4 kW). Determine

(a) o coeficiente de desempenho da bomba de calor.

(b) o coeficiente de desempenho de uma bomba de calor reversível operando entre reservatórios quente e frio a 70°F e 30°F, respectivamente, e a taxa correspondente na qual energia seria fornecida por transferência de calor para uma residência, considerando uma potência de entrada de 4,5 hp.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

Convertendo a temperatura da residência

T H = 70 ° F + 460 = 530 ° R

Convertendo a temperatura atmosférica

T C = 30 ° F + 460 = 490 ° R

Convertendo a potência de entrada

W = 4,5   h p ⋅ 2544,4336   B t u / h h p = 11449,95   B t u / h

Passo 3

a) calculando o coeficiente de performance para a bomba de calor

β = Q s a i W = 25000   B t u / h 11449,95   B t u / h = 2,18

Passo 4

b) Calculando o coeficiente de performance de uma bomba de calor reversível

β = T H T H - T C = 530 530 - 490 = 13,25

Calculando a energia fornecida pela bomba de calor para a residência

β = Q s a i W → Q s a i = β ⋅ W = 13,25 ⋅ 11449,95   B t u / h = 151711,83   B t u / h

Resposta

a) β = 2,18

b) Q s a i = 151711,83   B t u / h

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