Uma câmara frigorífica deve levar 10 kg de frango de
, para posterior estocagem. A câmara funciona com um sistema de compressão de amônia, que opera com temperaturas de evaporação e condensação de
e
, respectivamente. As perdas de calor através das paredes da câmara são de 30% do total removido na evaporação da amônia. Faça um gráfico do COP do ciclo em função da eficiência do compressor.
Passo 1
Vamos resolver um exercício sobre uma câmara frigorífica que precisa resfriar 10 kg de frango de 10°C para -18°C. Para isso, ela utiliza um sistema de compressão de amônia. O sistema opera com temperaturas de evaporação de -40°C e de condensação de 40°C. Além disso, há perdas de calor de 30% do total removido na evaporação. Vamos calcular o Coeficiente de Performance (COP) do ciclo em função da eficiência do compressor. Para isso, vamos precisar entender conceitos de termodinâmica relacionados a ciclos frigoríficos, COP e eficiência de compressão.
Passo 2
Primeiro, vamos transformar as temperaturas dadas de Celsius para Kelvin, já que as equações termodinâmicas usam a escala Kelvin.
Passo 3
O Coeficiente de Performance ideal para um ciclo frigorífico de Carnot é dado por:
Passo 4
Considerando as perdas de calor de 30% durante a evaporação, o calor total que precisa ser removido será:
Isso significa que o COP real será menor que o COP de Carnot devido às perdas.
Passo 5
A eficiência do compressor (
) influencia o trabalho realizado pelo compressor. O trabalho real (
) está relacionado ao trabalho ideal pelo inverso da eficiência:
Como o COP é
, substituindo pelo trabalho real:
Passo 6
Incorporando as perdas de calor, o COP ajustado fica:
Resposta
O Coeficiente de Performance (COP) do ciclo frigorífico em função da eficiência do compressor é aproximadamente:
Isso significa que o COP aumenta linearmente com a eficiência do compressor. Quanto maior a eficiência (
), maior será o COP, indicando um sistema frigorífico mais eficaz.