Repita o Prob. 11–132 considerando uma pressão de 600 kPa na entrada do tubo vórtex.

Letra b) Tomamos o tubo de vórtice como sistema. Este é um sistema de fluxo constante com uma entrada e duas saídas, e não envolve aquecimento ou interações de trabalho. Portanto, a equação do balanço de energia de fluxo constante para este sistema para uma taxa de fluxo de massa unitária na entrada pode ser expressa como:

Utilizando das relações isentrópricas, podemos expressar esta equação como:

Com base na mudança do enunciado, o tubo vórtex recebe ar comprimido a 600 kPa e 300 K e fornece 25% dele como ar frio a 100 kPa e 278 K, então admitindo que a entrada de ar comprimido é 1, a saída de ar frio é 2, e a saída de ar quente é 3, temos:

Letra c) O balanço de entropia para este sistema de fluxo constante pode ser expresso como com uma entrada e duas saídas, como mostrado na figura no livro texto, e não envolve interações de calor ou trabalho. Então a equação do balanço de entropia de fluxo constante para este sistema para uma unidade de massa caudal na entrada pode ser expresso por:

Sabendo, do balanço de masa, que , então:

Fazendo a relação isentrópica e substituindo os valores de , temos então:

Obs: Para as condições ambientes, o calor específico (tabela A-2)e a constante do ar (tabela A-1).

E substituindo os valores das temperaturas e pressões equivalentes, temos:

Fazendo os cálculos:

O COP do sistema é dado por:

A taxa de refrigeração é:

.

E a potência do compressor é dada por:

Portanto o COP é:

E o COP do refrigerador de Carnot pode ser expresso como: