Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 128
Um sistema de refrigeração a gás que usa o ar como fluido de trabalho tem uma razão de pressão igual a . O ar entra no compressor a . O ar a alta pressão é resfriado até pela rejeição do calor para a vizinhança. O refrigerante sai da turbina a e entra no espaço refrigerado, no qual absorve calor antes de entrar no regenerador. A vazão mássica do ar é de . Considerando eficiências isentrópicas de para o compressor e de para a turbina e utilizando calores específicos variáveis, determine (a) a eficácia do regenerador, (b) a taxa de remoção de calor do espaço refrigerado e (c) o COP do ciclo. Determine também (d) a carga de refrigeração e o COP caso o sistema operasse em um ciclo de refrigeração a gás simples. Considere a mesma temperatura de entrada do compressor, a mesma temperatura de entrada da turbina e as mesmas eficiências do compressor e da turbina.
Passo 1
Vamos lá!! É considerado um ciclo regenerativo de refrigeração de gás utilizando o ar como fluido de trabalho. A eficácia do regenerador, a taxa de remoção de calor do espaço refrigerado, o COP do ciclo, a carga de refrigeração e o COP se este sistema operar no ciclo simples de refrigeração a gás devem ser determinados.
Passo 2
(a)Para este problema, usamos as propriedades do ar da EES. Note que para uma entalpia de gás ideal é uma função da temperatura apenas enquanto que a entropia é função tanto da temperatura como da pressão.
Para a entrada e saída da turbina, temos
Passo 3
Podemos determinar a temperatura na entrada da turbina a partir da EES usando as relações acima. Uma solução manual exigiria uma abordagem experimental-errorista.
Um balanço energético no regenerador dá,
A eficácia do regenerador é determinada a partir
Passo 4
(b) A carga frigorífica é
c) As potências da turbina e do compressor e o COP do ciclo são
(d) A análise simples do ciclo de refrigeração de gás é a seguinte:
