Enunciado

Uma bomba de calor que opera no ciclo ideal por com- pressão de vapor e utiliza o refrigerante-134a é usada para aquecer uma casa. A vazão mássica do refrigerante é 0,32 kg/s. As pressões do condensador e do evaporador são 900 kPa e 200 kPa, respectivamente. Mostre o ciclo em um diagrama T-s com as linhas de saturação e determine (a) a taxa de fornecimento de calor para a casa, (b) a taxa de escoamento de volume do refrigerante na entrada do compressor e (c) o COP dessa bomba de calor.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem?

Bem, para o problema, podemos esboçar o diagrama T-s como:

Obs: Quase sempre, neste modelo de questão, precisaremos encontrar todos os valores de entalpias.

Passo 2

Assim, sabemos que o estado 1 encontra em vapor saturado e P 1 = 200   k P a , da tabela A-11:

h 1 = 244,46 K J k g

E v 1 = 0,099867 m 3 k g       e     s 1 = 0,93733 K J k g K

No estado 2, sabemos que se encontra em vapor superaquecido, com P 2 = 0,9   M P a e sabemos também que s 2 = s 1 , então:

h 2 = 275,75 K J k g

O estado 3 pertence a mesma linha de saturação do estado 2, portanto possui P 3 = 0,9   M P a e se encontra em líquido saturado, então:

h 3 = 101,61 K J k g

E assumindo que há estrangulamento de 3-4, temos h 4 = h 3 = 101,61 K J k g

Portanto, para a letra a):

A taxa de fornecimento de calor para a casa é dada por:

Q ˙ H = m ˙ h 2 - h 3 = 55,73   K W

Passo 3

Para a letra b):

A taxa de escoamento de volume do refrigerante na entrada do compressor é:

V ˙ 1 = m ˙ v 1 = 0,032 m 3 s

Passo 4

Para a letra c):

O COP da bomba de calor é:

C O P = q L w = h 2 - h 3 h 2 - h 1 = 5,57

Resposta

Portanto:

  1. Q ˙ H = 55,73   K W
  2. V ˙ 1 = m ˙ v 1 = 0,032 m 3 s
  3. C O P = 5,57
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