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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
.
B) Determine o coeficiente de desempenho
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
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
. 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:
- Compressão: O refrigerante entra no compressor como vapor de baixa pressão e temperatura e sai como vapor de alta pressão e temperatura.
- Condensação: O vapor comprimido libera calor para o ambiente e se condensa, saindo como líquido saturado.
- Expansão: O líquido saturado passa por uma válvula de expansão, diminuindo sua pressão e temperatura.
- 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:
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.
onde:
-
é a vazão mássica (5 kg/min), -
é a entalpia do refrigerante na entrada do compressor, -
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.
onde:
-
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 (
,
,
), 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
e
na fórmula do COP:
Resposta
O coeficiente de desempenho (COP) do ciclo de refrigeração por compressão de vapor é dado pela relação
. 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.