Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 32
Um trocador de calor é alimentado com de fluido refrigerante a e título iguala . O fluido refrigerante é descarregado do trocador como vapor saturado a presentado pressão igual aquela na seção de entrada. A energia necessária para ocorrer o processo é fornecida por uma bomba de calor que apresenta coeficiente de eficácia igual a . Determine, nessas condições, a potência necessária para operar esta bomba de calor.
Passo 1
Fala galera, beleza? Bora resolver mais uma comigo?
Galera temos um trocador de calor que está conectado ao um refrigerador (bomba de calor) e no início do processo o fluido de trabalho está com a fase de mistura dentro do trocador de calor e no final do processo está apenas gás. Nosso trabalho é determinar a potência do refrigerador para realizar este processo.
Pra isto vamos utilizar a fórmula de coeficiente térmico para um refrigerador, para este caos utilizaremos , pois, essa é a fonte de calor a aplicada ao trocador de calor.
Passo 2
Para determinar a potência do refrigerador temos que determinar a taxa de transferência de calor aplicada ao trocador de calor.
Utilizando a equação de energia, em função do processo, para o processo temos:
A soma da energia interna e do trabalho resulta da variação da entalpia, portanto, temos que a taxa do calor fica:
Para realizar este calculo temos que encontrar a entalpia de cada estado:
Para o estado inicial temos uma mistura, portanto, utiliza a fórmula média da entalpia:
Olhando na tabela , para temperatura , encontraremos a entalpia de cada estado:
Para temos apenas vapor, logo:
Substituindo valores na fórmula do fluxo de calor:
Passo 3
Com o fluxo de calor calculado, temos que a potência do refrigerador é:
É isso galera, valeu!