Universidade Federal de Sergipe
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Departamento de Engenharia Mecânica
Uma bomba de calor que opera em ciclo ideal por compressão de vapor com refrigerante-134a é utilizado para aquecer a água de 15 para
a uma taxa de
. As pressões no condensador e no evaporador são de 1,4 e
, respectivamente. Determinar a potência de entrada para a bomba de calor.
Resp.: (a) 2,97 kW
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Departamento de Engenharia Mecânica
Uma bomba de calor que opera em ciclo ideal por compressão de vapor com refrigerante-134a é utilizado para aquecer a água de 15 para
Resp.: (a) 2,97 kW
Passo 1
Beleza, então o que o enunciado diz é: uma bomba de calor ideal de compressão de vapor usa R-134a pra esquentar água de 15 °C até 45 °C a 0,12 kg/s. As pressões do evaporador e do condensador são, respectivamente, 0,32 MPa e 1,4 MPa. A parada toda é de ciclo ideal, ou seja, a compressão é isentrópica. Nosso conteúdo é Termodinâmica (ciclo de compressão de vapor). Vamos precisar das tabelas de propriedades do R-134a (h e s em cada pressão) e da primeira lei da termodinâmica em regime estacionário pra fluxo de massa.
Passo 2
Mapeando o ciclo em 4 estados:
- Saída do evaporador: vapor saturado a 0,32 MPa → entalpia
e entropia . - Após o compressor (isentrópico) a 1,4 MPa → estado 2s com
e entalpia . - Condensador: líquido saturado a 1,4 MPa → entalpia
. - Expansão (válvula de estrangulamento) retorna ao ponto 1 (não precisa de entalpia pro nosso trabalho).
Como é ideal, a potência de entrada é
Passo 3
Vamos buscar nas tabelas de R-134a:
A 0,32 MPa (estado 1):
- Vapor saturado:
- Vapor saturado:
A 1,4 MPa (condensador, estado 3):
- Líquido saturado:
- Líquido saturado:
Passo 4
Como a compressão é isentrópica, no estado 2s temos
. Isso está acima do
do vapor saturado a 1,4 MPa, então o fluido sai superaquecido. Nas tabelas superaquecidas de R-134a a 1,4 MPa e
obtemos aproximadamente
Agora a potência de entrada é
Resposta
A potência de entrada da bomba de calor é aproximadamente
.