Universidade Federal de Sergipe
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Departamento de Engenharia Mecânica
Uma bomba de calor usa refrigerante 134a que aquece uma casa usando água subterrânea a
, como a fonte de calor. A casa está perdendo calor a uma taxa de
. O refrigerante entra o compressor a 280 kPa e
, e deixa a 1 MPa e
. O refrigerante sai do condensador, a
. Determine (a) o trabalho de entrada para a bomba de calor, (b), a taxa de absorção do calor da
água, e © o aumento da energia elétrica de entrada, se um aquecedor de resistência eléctrica é utilizado em vez de uma bomba de calor.
Resp.: (a)
, (b)
, ©
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Departamento de Engenharia Mecânica
Uma bomba de calor usa refrigerante 134a que aquece uma casa usando água subterrânea a
água, e © o aumento da energia elétrica de entrada, se um aquecedor de resistência eléctrica é utilizado em vez de uma bomba de calor.
Resp.: (a)
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que o exercício pede e o que a gente vai usar.
O enunciado fala de uma bomba de calor que aquece uma casa, perdendo 60 000 kJ/h (ou seja,
).
O refrigerante é R-134a e passa por quatro estados clássicos do ciclo:
O enunciado fala de uma bomba de calor que aquece uma casa, perdendo 60 000 kJ/h (ou seja,
O refrigerante é R-134a e passa por quatro estados clássicos do ciclo:
- entra no compressor a
e , - sai do compressor a
e , - sai do condensador (líquido saturado) a
, - volta evaporador com mesmo enchimento de 3.
O que pedem:
a) trabalho de entrada do compressor (),
b) taxa de calor absorvido da água (),
c) quanto a gente “perderia” de energia elétrica extra se, em vez da bomba de calor, usássemos um aquecedor de resistência (isto é, diferença de potência elétrica).
Para resolver a gente vai usar:
- tabelas de R-134a para tirar entalpia em cada estado (
), - balanço de energia do ciclo:
, e as fórmulas
,
,
.
Passo 2
Vamos achar as entalpias (usando tabelas superaquecido e saturado para R-134a):
(280 kPa, 0 °C, vapor superaqu. ) ≃ 253,9 kJ/kg
(1 MPa, 60 °C, vapor superaqu. ) ≃ 291,6 kJ/kg
(saturado líquido a 30 °C ) ≃ 112,8 kJ/kg
No condensador sai líquido saturado, então .
No condensador sai líquido saturado, então
Passo 3
A gente sabe que a casa precisa de
no condensador.
Do ciclo vem
Do ciclo vem
Passo 4
Agora o trabalho de compressor:
que, arredondando conforme resposta do enunciado, dá
.
Passo 5
A taxa de calor extraída da água (evaporador) é
ou seja,
(arredondando do enunciado).
Passo 6
Se, em vez da bomba de calor, usássemos um aquecedor de resistência, para entregar
teríamos que consumir exatamente esse valor
(elétrico vira calor 100%).
Como a bomba só consome , a “diferença” extra seria
(elétrico vira calor 100%).
Como a bomba só consome
Resposta
a)
b)
c) Energia elétrica extra =
b)
c) Energia elétrica extra =