Um resfriador de água potável deve resfriar 25 L / h de água de 18^circ C para 10^circ C. Suponha que uma pequena unidade de refrigeração com COP de 2,5 faz esta transferência. Determine a taxa de refrigeração necessária e a potência mecânica requerida.

Passo 1

O enunciado pede para esfriar água à vazão de ,25 L/h de 18^circ C para 10^circ C. O conteúdo envolvido é balanço de energia em regime estacionário para água (capacidade calorífica) e a definição de COP de uma máquina frigorífica,
COP = dot Q LWin,,
onde dot Q L é a taxa de refrigeração (calor extraído por segundo) e Win é a potência mecânica de entrada.

Passo 2

Convertemos a vazão volumétrica em vazão mássica. Como a densidade da água é aproximadamente 1000 kg/m^3, cada litro tem massa de 1 kg. Logo,
dot m = 25 kg3600 s = 0,0069444 kg/s

Passo 3

A taxa de refrigeração é dada por
dot Q L = dot m,cp,De<a T,
onde cp=4180 J/(kg,K) e De<a T = 18-10 = 8 K. Assim,
dot Q L = 0,0069444cdot 4180cdot 8 approx 232,2 W

Passo 4

Pela definição de COP,
Win = dot Q LCOP = 232,22,5 approx 92,9 W

Resposta

Taxa de refrigeração necessária: dot Q Lapprox 232,2 W.
Potência mecânica requerida: Winapprox 92,9 W.

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