Em regime permanente, um ciclo de refrigeração operado por um motor elétrico mantém o interior de um edifício a
, enquanto a temperatura exterior é
. A taxa de transferência de calor para o prédio através das paredes e do teto é dada pela expressão
, em que
é uma constante em
. O coeficiente de desempenho do ciclo é
daquele referente a um ciclo de refrigeração reversível operando entre dois reservatórios térmicos com as mesmas temperaturas
e
.
40. Em regime permanente, um ciclo de refrigeração operado por um motor elétrico deve manter o interior de um laboratório de computação a
, enquanto a temperatura exterior é
. A carga térmica consiste nas transferências de calor entrando pelas paredes e pelo teto do laboratório, a uma taxa de
e emanada pelos computadores, iluminação e pessoas, a uma taxa de
.
(a) Determine a potência teórica mínima necessária para a operação do motor elétrico, em kW , e o coeficiente de desempenho correspondente.
(b) Se a potência real necessária pelo motor for
, determine o seu coeficiente de desempenho.
40. Em regime permanente, um ciclo de refrigeração operado por um motor elétrico deve manter o interior de um laboratório de computação a
(a) Determine a potência teórica mínima necessária para a operação do motor elétrico, em kW , e o coeficiente de desempenho correspondente.
(b) Se a potência real necessária pelo motor for
Passo 1
O enunciado dá as temperaturas interior e exterior do laboratório em regime permanente:
Temperatura interna e externa
.
A carga térmica total a ser removida é a soma das vazões de calor pelas paredes e teto ( ) e pelos equipamentos (
).
O ciclo de refrigeração real tem coeficiente de desempenho igual a do coeficiente de desempenho de um ciclo reversible (Carnot) operando entre os mesmos reservatórios térmicos.
Temperatura interna
A carga térmica total a ser removida é a soma das vazões de calor pelas paredes e teto (
O ciclo de refrigeração real tem coeficiente de desempenho igual a
Passo 2
Convertendo as vazões de calor para kW e somando:
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Passo 3
Calculamos o coeficiente de desempenho de um ciclo reversível (Carnot):
Passo 4
O ciclo real tem
Passo 5
(a) A potência mínima teórica necessária para vencer a carga térmica com esse ciclo real é
Passo 6
(b) Se a potência real for
, o coeficiente de desempenho efetivo é
Resposta
(a)
,
(b)
(b)