Uma bomba de calor ideal deverá ser utilizada para aquecer um ambiente de 2 kW de carga térmica. A bomba de calor opera com um trocador de calor entre a linha de sucção e a linha de liquido, sendo que a temperatura do liquido após o trocador de calor é de 25^{\circ} \mathrm{C}. A temperatura de condensação é de 30^{\circ} \mathrm{C} e a temperatura de evaporação de 0^{\circ} \mathrm{C} e o fluido de trabalho é o R134a. Determine a potência de compressão e o COP. (3,0)

Passo 1

O enunciado pede a potência de compressão e o COP de uma bomba de calor ideal que fornece carga térmica de 2{,}0\;\mathrm{kW} ao ambiente. As temperaturas de evaporação e condensação são, respectivamente,
\displaystyle T_{\text{evap}}=0^\circ\mathrm C=273\;\mathrm K
\displaystyle T_{\text{cond}}=30^\circ\mathrm C=303\;\mathrm K
Como a bomba de calor é ideal (reversível), podemos usar o ciclo de Carnot para determinar o COP.

Passo 2

O COP de uma bomba de calor reversível (Carnot) é dado por
\mathrm{COP}_{\text{HP}} =\frac{T_{\text{cond}}}{\,T_{\text{cond}}-T_{\text{evap}}\,} =\frac{303}{\,303-273\,} =\frac{303}{30} =10{,}1.

Passo 3

A potência de compressão W_{\text{comp}} para atender à carga térmica de Q_H=2{,}0\;\mathrm{kW} é
W_{\text{comp}} =\frac{Q_H}{\mathrm{COP}_{\text{HP}}} =\frac{2{,}0}{10{,}1} \approx0{,}198\;\mathrm{kW}.

Resposta

Potência de compressão: 0{,}198\;\mathrm{kW}
COP: 10{,}1

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