Exercício 1 (para entregar durante a aula)
GNVESEADE TRCHIOLOGICA REDERAL DOMMUSA
- Um ciclo de refrigeração Brayton é modificado pela introdução de um trocador de calor regenerativo. Ar entra no compressor a 100 kPa e 270 K . A razão de pressão do compressor é 3 . Nesse ciclo modificado, ar comprimido entra no trocador de calor regenerativo a 310 K e sai a 280 K antes de entrar na turbina. Determine:
(a) A menor temperatura em K. (
)
(b) O trabalho liquido de acionamento, em
. (
)
(c) A capacidade frigorífica, em
. (
)
(d)
coeficiente de desempenho.
GNVESEADE TRCHIOLOGICA REDERAL DOMMUSA
(a) A menor temperatura em K. (
(b) O trabalho liquido de acionamento, em
(c) A capacidade frigorífica, em
(d)
Passo 1
O enunciado fala de um ciclo refrigerativo de Joule–Brayton com regenerador, mas não descreve claramente onde estão posicionados os trocadores de calor (trocador regenerativo, trocador de rejeição externa, ponto em que ocorre a captação de frio, etc.) nem fornece o diagrama de processos e estados do ciclo. Sem essa figura ou informação de quais processos se dão a pressão constante em cada trocador, não há como identificar corretamente as temperaturas e pressões em cada ponto do ciclo e, portanto, não é possível aplicar as relações de compressor isentrópico, turbina isentrópica e balanços de energia nos trocadores.
Passo 2
Sem saber qual é a sequência exata de trocas de calor e expansões (i.e., qual é o “estado 2” que entra no regenerador, qual é o “estado 3” que sai, onde se dá a rejeição ao ambiente externo, onde se dá a captação de frio), não podemos:
- aplicar
no compressor, - calcular o resfriamento no regenerador,
- usar
na turbina, - ou fazer o balanço de calor nos trocadores para obter trabalho líquido, capacidade frigorífica e COP.
Resposta
Não é possível resolver o exercício porque não foi fornecido o diagrama do ciclo nem a disposição exata dos trocadores (regenerador e trocador externo), o que impede identificar corretamente os estados termodinâmicos necessários para os cálculos.