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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 50

Sessenta quilos por hora de água escoam através de um trocador de calor, entrando como líquido saturado a 200   k P a e saindo como vapor saturado. O calor é fornecido por uma bomba de calor de Carnot, operando com uma fonte de baixa temperatura a 16 ° C . Determine a taxa de trabalho entrando na bomba de calor.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Recebemos os seguintes dados para a água que passa por um trocador de calor:

P 1 = P 2 = 200   k P a

T L = 16 ° C = 289   K

m ' = 60 k g h

A equação de energia é dada por

m ' ∙ h 1 + Q H ' = m ' ∙ h 2

Onde a transferência de calor é igual a

Q H ' = m ' ∙ h 2 - h 1

Do lençol de água saturada B.1.2. correspondendo a P 1 = P 2 = 200   k P a , podemos encontrar a entalpia específica de líquido saturado e vapor saturado, e também podemos encontrar alta temperatura:

h 1 = h f = 504,7 k J k g

h 2 = h g = 2706,7 k J k g

T H = T s a t = 120,23 ° C = 394   K

Calculando a transferência de calor

Q H ' = m ' ∙ h 2 - h 1 = 60 3000 ∙ 2706,7 - 504,7

Com isso, nós temos que

Q H ' = 36,7   k W

Passo 2

O COP de uma bomba de calor de Carnot é igual a:

β = Q H ' W ' = Q H ' Q H ' - Q L '

Que obviamente vai ser igual a

β = T H T H - T L

Fazendo a substituição,

β = 394 394 - 289 = 3,75

O calor é fornecido por uma bomba de calor Carnot operando a partir de um reservatório de baixa temperatura com um COP de metade do de uma unidade Carnot similar:

β H = β 2 = 3,75 2 = 1,88

Calculando a taxa de trabalho na bomba de calor:

W ' = Q H ' β H = 36,7 1,88

Com isso, nós temos que

W ' = 19,5   k W

Resposta

W ' = 19,5   k W

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