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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 143

Tanto em ciclos motores, como em ciclos de refrigeração, que operam num grande intervalo de temperatura, é frequentemente vantajoso utilizar mais de um fluido do trabalho. Em ciclos de refrigeração, esta combinação é normalmente chamada de sistema em cascata. Considere a Fig. 11.41 que mostra um arranjo composto por dois ciclos de refrigeração. O ciclo de alta temperatura utiliza R - 22 e apresenta as seguintes condições operacionais: líquido saturado sai do condensador a 40 ° C e vapor saturado deixa o trocador de calor a - 20 ° C . O ciclo a baixa temperatura utiliza um refrigerante diferente, o R - 23 , e apresenta as seguintes condições operacionais: vapor saturado sai do evaporador a - 80 ° C ( h = 330   k J / k g ), líquido saturado sai do trocador a - 10 ° C ( h = 185   k J / k g ) e a entalpia do refrigerante na seção de descarga do compressor é igual a 405   k J / k g . Nestas condições, determine:

  1. A relação entre as vazões em massa dos dois ciclos.
  2. O coeficiente de desempenho do sistema.

Passo 1

Olá pessoal, tudo certo com vocês? Espero que sim 😊. Vamos entender melhor essa questão?

Ela é bastante simples, basicamente é aplicação de fórmulas, nos próximos passos vocês podem relembrar dessas fórmulas. Mas antes atente-se para as imagens abaixo

Como também,

Passo 2

Certo! A partir da tabela abaixo podemos estabelecer algumas relações

Note que:

m ˙ m ˙ ' = h 1 ' - h 4 ' h 2 - h 3 = 242,1 - 94,3 405 - 185 = 0,672

q L = h 1 - h 4 = 330 - 185 = 145   k J / k g

Logo, vamos ter

- W ˙ T o t m ˙ = h 2 - h 1 + m ˙ ' m ˙ h 2 ' - h 1 '

- W ˙ T o t m ˙ = 405 - 330 + 1 0,672 289 - 242,1 = 144,8   k J / g

Assim, vamos ter

β = Q L - W ˙ T o t = 145 144,8 = 1,0  

Passo 3

Pronto! Finalizamos a questão 😊. Nos vemos na próxima questão. OK? Até mais.

Resposta

m ˙ m ˙ ' = 0,672

β = 1,0  

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