Enunciado

Um sistema de refrigeração por compressão de vapor utiliza amônia como fluido de trabalho. Dados para a operação sob regime permanente encontram-se listados na tabela a seguir. Os estados principais do ciclo estão numerados como na Fig. 10.3. A taxa de transferência de calor do fluido de trabalho passando pelo condensador é 50.000 Btu/h (14,65 kW/h). Se o compressor opera adiabaticamente, determine:

(a) a potência de acionamento do compressor, em hp.

(b) o coeficiente de desempenho do ciclo.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

Desenhando o diagrama T - s

Passo 3

Estado 1:

Na entrada do compressor, com p 1 = 30   l b f / i n 2 e T 1 = 10 ° F . Da tabela A-15E “Propriedades de Vapor de Amônia Superaquecido”

h 1 = 617,07   B t u / l b

s 1 = 1,3479   B t u / l b ° R

Estado 2:

Na saída do compressor, com p 2 = 20 0   l b f / i n 2 e T 2 = 30 0 ° F . Da tabela A-15E “Propriedades de Vapor de Amônia Superaquecido”

h 2 = 763,74   B t u / l b

s 2 = 1,3774   B t u / l b ° R

Estado 3:

Na saída do condensador, com p 3 = 200   l b f / i n 2 da Tabela A-13E “Propriedades de Vapor de Amônia Saturada”

T s a t = 96,31 ° F

E dado que T 3 = 90 ° F é menor que T s a t . Então o estado é um estado sub resfriado.

A temperatura de T 3 = 90 ° F da Tabela A-13 “Propriedades de Vapor de Amônia Superaquecido”

h 3 = h f = 143,37   B t u / l b

O processo 3-4 é um processo de estrangulamento

h 4 = h 3 = 143,37   B t u / l b

Passo 4

a) da taxa de transferência de calor do condensador

Q ˙ s a i = m ˙ h 2 - h 3 → 50000 = m ˙ 763,74 - 143,37

∴ m ˙ = 80,597   l b / h

Calculando a potência do compressor

W ˙ C = m ˙ h 2 - h 1 = 80,597 763,74 - 617,07 = 11821,16   B t u / h / 2545

∴ W ˙ C = 4,644   h p

Passo 5

b) o coeficiente de performance

β = h 1 - h 4 h 2 - h 1 = 617,07 - 143,37 763,74 - 617,07

∴ β = 3,2296

Resposta

a) W ˙ C = 4,644   h p

b) β = 3,2296

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