Um sistema frigorífico operando com refrigerante 22 deve apresentar uma capacidade de refrigeração de 80 kW . O ciclo é o ciclo padrão (teórico) de compressão de vapor, com temperatura de evaporação de -
e de condensação de
.
Calcule o coeficiente de performance.
Calcule o coeficiente de performance.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um sistema de refrigeração que usa o refrigerante 22 e precisa ter uma capacidade de refrigeração de 80 kW. O ciclo que ele opera é o ciclo padrão de compressão de vapor, com a temperatura de evaporação em -8°C e a temperatura de condensação em 42°C. Nosso objetivo aqui é calcular o coeficiente de performance (COP) desse sistema. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre ciclos termodinâmicos e como o COP é definido.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o coeficiente de performance (COP). Em sistemas de refrigeração, o COP é uma medida de eficiência que nos diz quanta energia de refrigeração (Q<sub>L</sub>) o sistema fornece para cada unidade de trabalho (W) que ele consome. A fórmula básica é:
Passo 3
Agora, precisamos relacionar isso com as temperaturas de evaporação e condensação. Para um ciclo teórico ideal, podemos usar a fórmula do COP de Carnot para refrigeração, que é:
onde:
- $ T_L $ é a temperatura do evaporador (em Kelvin),
- $ T_H $ é a temperatura do condensador (em Kelvin).
Passo 4
Vamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque as fórmulas termodinâmicas usam a escala Kelvin.
- Temperatura de evaporação: -8°C = 265 K
- Temperatura de condensação: 42°C = 315 K
Passo 5
Agora, substituímos esses valores na fórmula do COP de Carnot:
Resposta
O coeficiente de performance (COP) do sistema frigorífico é 5,3.