Enunciado

Um sistema de refrigeração por compressão de dois evaporadores (como aquele mostrado na Fig. P11–61) utiliza refrigerante-134a como fluido de trabalho. O sistema opera a 30   p s i a no evaporador 1, a 10   p s i a no evaporador 2 e a 180   p s i a no condensador. A carga de resfriamento é de 9000   B t u / h para o evaporador 1 e de 24000   B t u / h para o evaporador 2. Determine a potência necessária para operar o compressor e o COP desse sistema. O refrigerante está como líquido saturado na saída do condensador e vapor saturado na saída de cada evaporador, e o compressor é isentrópico.

Passo 1

Fala aí! Vamos lá resolver essa questão? Partiu!

Vamos começar visitando a tabela A-11, A-12 e A-13 para completar nossos dados:

Com P 3 = 180   p s i a e a saturação de líquidos, podemos pegar o:

h 3 = h f @ 180 p s i a = 51,50   B t u / l b m

h 4 = h 6 = h 3 = 51,50   B t u / l b m

Com P 5 = 30   p s i a e a saturação de vapor, podemos pegar o:

h 5 = h g @ 30 p s i a = 105,32   B t u / l b m

E com P 7 = 10   p s i a e a saturação de vapor, podemos pegar o:

h 7 = h g @ 10 p s i a = 98,68   B t u / l b m

Beleza! Vamos continuar!

Passo 2

Agora a gente precisa encontrar as taxa no evaporador de alta temperatura, porque depois vamos precisar dela, beleza?

Q L , 1 = m 1   .   ( h 5 - h 4 )

  m 1 = Q L , 1 ( h 5 - h 4 )

  m 1 = 9000 ( 105,32 - 51,50 )

  m 1 = 167,2   l b m / h

Agora, vamos a taxa de baixa temperatura

Q L , 2 = m 2   .   ( h 7 - h 6 )

  m 2 = Q L , 2 ( h 7 - h 6 )

  m 2 = 24000 ( 98,68 - 51,50 )

  m 2 = 508,6   l b m / h

E com as taxas que encontramos agora podemos achar a entalpia h 1 :

m 1   .   h 5 + m 2   .   h 7 = ( m 1 + m 2 )   .   h 1

h 1 = m 1   .   h 5 + m 2   .   h 7 m 1 + m 2

h 1 = 167,2   .   105,32   +   508,6   .   98,68 167,2 + 508,6

h 1 = 100,33   B t u / l b m

Show! Se a gente tem ele, podemos, com a pressão P 1 = 10   p s i a , encontrar:

s 1 = 0,2333   B t u / l b m   .   K

E lembrando que o s 1 = s 2 , e que temos a pressão P 2 = 180   p s i a :

h 2 = 127,05   B t u / l b m  

Passo 3

Agora simm! Temos nossas entalpias, podemos partir para as continhas que o enunciado pediu! Primeiro ele quer que a gente encontre a potência, vamos lá:

W i n = m 1 + m 2   .   h 2 - h 1

W i n = 167,2 + 508,6   .   127,05 - 100,33

W i n = 18057,376   B t u / h

Show!

Passo 4

Última parte agora! Nossa saideira!

O enunciado pede o COP, vamos então:

C O P = Q L W i n

C O P = 24000 + 9000 18057,376

C O P = 1,83

Uhull! Conseguimos!!

Resposta

W i n = 18057,376   B t u / h C O P = 1,83

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