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Individual, escrita à mão em folha de papel
Um cicto ideal de refigeração por compressão de vapor, utilizando amônia como fluido de trabalho, opera no compressor, enquanto o líquido saturado sai do condensador. A vazão mássica do refrigera 5 kg / min.
B) Determine o coeficiente de desempenho

Passo 1

Beleza, vamos lá! O problema fala sobre um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor usando amônia como fluido de trabalho. A gente sabe que a vazão mássica do refrigerante é de 5 , kg/min. Nosso objetivo aqui é encontrar o Coeficiente de Desempenho (COP) desse ciclo. Para resolver isso, vamos precisar entender como funciona um ciclo de refrigeração por compressão de vapor e usar algumas fórmulas básicas de termodinâmica.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar como funciona um ciclo de refrigeração por compressão de vapor. Ele tem quatro etapas principais:
  1. Compressão: O refrigerante entra no compressor como vapor de baixa pressão e temperatura e sai como vapor de alta pressão e temperatura.
  2. Condensação: O vapor comprimido libera calor para o ambiente e se condensa, saindo como líquido saturado.
  3. Expansão: O líquido saturado passa por uma válvula de expansão, diminuindo sua pressão e temperatura.
  4. Evaporação: O refrigerante em baixa pressão absorve calor do ambiente refrigerado e volta a se transformar em vapor, completando o ciclo.

Passo 3

Para calcular o COP, precisamos saber dois pontos importantes:
  • Q<sub>evap</sub>: O calor retirado do ambiente refrigerado durante a evaporação.
  • W: O trabalho realizado pelo compressor.
O COP é dado pela fórmula:
COP = QevapW

Passo 4

Agora, vamos detalhar cada parte:
  • Calor de Evaporação (Q<sub>evap</sub>): É a quantidade de calor que o refrigerante absorve do ambiente refrigerado. Isso pode ser calculado usando a entalpia do refrigerante antes e depois da evaporação.
Qevap = dotm times (h1 - h4)
onde:
  • dotm é a vazão mássica (5 kg/min),
  • h1 é a entalpia do refrigerante na entrada do compressor,
  • h4 é a entalpia do refrigerante na saída da válvula de expansão.
  • Trabalho do Compressor (W): É o trabalho necessário para comprimir o refrigerante. Pode ser calculado pela diferença de entalpia entre a saída e a entrada do compressor.
W = dotm times (h2 - h1)
onde:
  • h2 é a entalpia do refrigerante na saída do compressor.

Passo 5

Com essas equações, podemos substituir os valores para encontrar o COP. Mas, como não temos os valores específicos das entalpias ( h1, h2, h4), vamos assumir que estamos trabalhando com um ciclo ideal. Nesse caso, podemos usar relações simplificadas ou tabelas de propriedades da amônia para obter esses valores.
Finalmente, substituímos Qevap e W na fórmula do COP:
COP = dotm times (h1 - h4)dotm times (h2 - h1) = h1 - h4h2 - h1

Resposta

O coeficiente de desempenho (COP) do ciclo de refrigeração por compressão de vapor é dado pela relação h1 - h4h2 - h1. Para um valor numérico específico, é necessário conhecer as entalpias nos diferentes estados do ciclo, que podem ser obtidas a partir das tabelas termodinâmicas da amônia. Com esses valores, você pode substituir na fórmula e calcular o COP desejado.

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