Considere o ciclo termodinâmico de uma máquina frigorífica que opera em regime permanente e sem variações de energia cinética e potencial, cuja carga térmica que o evaporador deve retirar é de 10 kW . O fluido refrigerante entra no compressor adiabático com uma entalpia de
e 1 bar de pressão, e é comprimido a uma pressão de 10 bar e uma entalpia correspondente de 120
. O fluido é então condensado à pressão constante até o estado de líquido saturado, em que a entalpia específica cai para
. Após o condensador,
o fluido passa por uma válvula de expansão isentálpica, que faz a pressão cair para a pressão do evaporador. Com base nessas informações, o coeficiente de performance do sistema frigorífico (
) é:
A 1,5 .
B 2,5.
C 3,5 .
D 4,0.
E 4,5.
o fluido passa por uma válvula de expansão isentálpica, que faz a pressão cair para a pressão do evaporador. Com base nessas informações, o coeficiente de performance do sistema frigorífico (
B 2,5.
C 3,5 .
D 4,0.
E 4,5.
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo frigorífico em regime permanente, sem variações de energia cinética e potencial, com as seguintes informações de entalpia específica:
– Na entrada do compressor: , pressão de
.
– Na saída do compressor: , pressão de
.
– Após o condensador, no líquido saturado: .
– Na saída da válvula de expansão (isentálpica): .
A carga térmica retirada no evaporador é .
Queremos calcular o coeficiente de performance (COP) do sistema frigorífico, definido como
– Na entrada do compressor:
– Na saída do compressor:
– Após o condensador, no líquido saturado:
– Na saída da válvula de expansão (isentálpica):
A carga térmica retirada no evaporador é
Queremos calcular o coeficiente de performance (COP) do sistema frigorífico, definido como
onde
é a potência do compressor.
Passo 2
Para achar a vazão mássica
, usamos que a taxa de refrigeração
no evaporador é dada por
Substituindo valores:
e
, temos
Passo 3
A potência consumida pelo compressor é
Como
e
, resulta
Passo 4
Finalmente, o coeficiente de performance é
Resposta
B 2,5.