Uma câmara fria receberá frango para o congelamento. O sistema opera com uma entrada de
(caixas / hora), cada caixa contém
de frango e é produzida de PEAD. Calcular:
a) Carga térmica em MW para este sistema de congelamento (sem incluir as trocas com o ambiente):
b) A eficiência deste ciclo de refrigeração apresenta um COP igual a 2,1 e o custo de energia elétrica igual a
(R$/ kW.h), qual será o custo de operação de congelamento em R$ / ton de frango:
e a relação de energia/massa (kW.h / ton)
c) Se o calor retirado condensador deste sistema de refrigeração for usado para aquecer água de
até
, qual a vazão de água (
) que será necessário:
d) Este custo de congelamento para o processo pode ser definido como FIXO ou VARIÁVEL? Por quê?
e) Para reduzir o custo de congelamento o que pode ser realizado, observando apenas os dados deste problema?
Os dados para o processo de congelamento estão listados abaixo:
i. Ponto de Congelamento: -
ii. Calor específico do Frango (Acima do Ponto de Congelamento):
iii. Calor específico do Frango (Abaixo do Ponto de Congelamento):
iv. Calor específico da Caixa de PEAD:
v. Caixa de PEAD com massa de
vi. Calor Latente de Fusão:
kJ / kg
vii. Temperatura de entrada do túnel:
viii. Temperatura necessário para o congelamento:
a) Carga térmica em MW para este sistema de congelamento (sem incluir as trocas com o ambiente):
b) A eficiência deste ciclo de refrigeração apresenta um COP igual a 2,1 e o custo de energia elétrica igual a
c) Se o calor retirado condensador deste sistema de refrigeração for usado para aquecer água de
d) Este custo de congelamento para o processo pode ser definido como FIXO ou VARIÁVEL? Por quê?
e) Para reduzir o custo de congelamento o que pode ser realizado, observando apenas os dados deste problema?
ii. Calor específico do Frango (Acima do Ponto de Congelamento):
iii. Calor específico do Frango (Abaixo do Ponto de Congelamento):
iv. Calor específico da Caixa de PEAD:
v. Caixa de PEAD com massa de
vi. Calor Latente de Fusão:
vii. Temperatura de entrada do túnel:
viii. Temperatura necessário para o congelamento:
Passo 1
O enunciado descreve um túnel de congelamento que processa
caixas/h, cada caixa contendo
kg de frango e
kg de PEAD. O frango entra a
e deve sair a
; o ponto de congelamento é
. Para calcular a carga térmica precisamos somar, por quilograma de frango, (i) o resfriamento de
até
°C, (ii) a fusão a
°C, (iii) o resfriamento de
até
°C, e também o resfriamento da caixa de PEAD de
até
°C.
Passo 2
Calcular a carga térmica por quilograma de frango:
onde
kJ/kg °C,
kJ/kg,
kJ/kg °C. Assim
Para uma caixa de PEAD de massa
kg e
kJ/kg °C,
°C:
Passo 3
Agora a carga total por caixa é
Para
caixas/h, isso dá
e em kW (dividindo por
s):
Passo 4
Com COP
, a potência elétrica consumida é
Em uma hora, energia elétrica
kWh. A massa de frango congelada é
kg
t/h. Então:
e o custo de eletricidade a R$ 0,55/kWh:
Passo 5
O calor rejeitado no condensador é
Para aquecer água de
a
, com
kJ/kg °C e
°C:
que em
/h (densidade
kg/
) é
Passo 6
O custo de congelamento é variável, pois depende diretamente da quantidade de frango processada: quanto mais ton/h, maior energia consumida e maior custo.
Passo 7
Para reduzir o custo de congelamento, observando apenas estes dados, pode-se:
– Aumentar o COP do ciclo (usar compressor mais eficiente ou refrigerante melhor).
– Reduzir a diferença de temperatura a ser vencida (pré-resfriar o frango).
– Diminuir a massa ou o calor específico da embalagem (usar outro material mais leve ou de menor ).
– Aumentar o COP do ciclo (usar compressor mais eficiente ou refrigerante melhor).
– Reduzir a diferença de temperatura a ser vencida (pré-resfriar o frango).
– Diminuir a massa ou o calor específico da embalagem (usar outro material mais leve ou de menor
Resposta
a)
b) custo e
c)
d) Variável, pois varia com a produção (ton/h).
e) Aumentar o COP, reduzir inicial ou diminuir massa/saúde térmica da embalagem.
b) custo
c)
d) Variável, pois varia com a produção (ton/h).
e) Aumentar o COP, reduzir