Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 131
Um sistema de refrigeração a gás ideal com três estágios de compressão com resfriamento intermediário opera com ar que entra no primeiro compressor a 50 kPa e 30 °C. Cada compressor nesse sistema tem uma razão de pressão igual a 7, e a temperatura do ar à saída de todos os resfriadores intermediários é de 15 °C. Calcule o COP desse sistema. Considere calores específicos constantes à temperatura ambiente.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem?
Bem, para o problema, podemos esboçar o diagrama T-s como:
Bem, como o problema afirma que o gás é ideal, podemos descobrir todas as temperaturas por relações isentrópicas. De início, sabemos .
Passo 2
Assim, devemos saber que:
Obs: Para evitar erros, sugerimos que sempre deixemos os valores de temperatura em Kelvin.
Primeiramente, definimos as constantes e , à temperatura ambiente.
Então:
A temperatura no estado 4 é a mesma do estado 6, que podem ser determinadas:
E, para a temperatura no estado 8:
Obs: Após os três estágios de compressão, a razão de pressão que era 7 torna-se .
Passo 3
Assim, o coeficiente de performance é:
Relembrando, como o gás é ideal, podemos fazer relações isentrópicas. Neste caso, podemos substituir a equação acima por:
Resposta
Portanto o COP do sistema é 0,503