Enunciado

Uma bomba de calor opera no ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor utilizando refrigerante-134a como fluido de trabalho entre os limites de pressão de 0,32 MPa e 1,2 MPa. Considerando que o fluxo de massa do refrigerante é de 0,193 kg/s, a taxa de fornecimento de calor pela bomba de calor para o espaço aquecido é

(a) 3,3 kW (b) 23 kW (c) 26 kW (d) 31 kW (e) 45 kW

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem?

Bem, podemos esboçar o esquema do diagrama T-s para o ciclo de refrigeração por compressão de vapor assim:

Como o problema pede a taxa de fornecimento de calor pela bomba de calor para o espaço aquecido, temos:

Q ˙ H = m ˙ h 2 - h 3

Passo 2

Então devemos encontrar os valores das entalpias nos estados 2 e 3, já que a vazão mássica já foi dada.

Primeiramente, sabemos que P 1 = P 4 = 320   k P a e o estado 1 se encontra em vapor saturado, então, das tabelas termodinâmicas para o refrigerante R-134a, temos:

h 1 = 2 51,88 K J k g   e   s 1 = 0,9 3006 K J k g K

Sabe-se que o estado 2 encontra-se em vapor superaquecido e P 2 = P 3 = 1,2   M P a e que s 1 = s 2 , então:

h 2 ≅ 27 9,5 K J k g

O estado 3 se encontra em líquido saturado e possui P 3 = 1,2   M P a , então:

h 3 = 117,77 K J k g

E assumindo que há estrangulamento em 3-4, então h 4 = h 3 = 117,77 K J k g

Portanto, taxa de fornecimento de calor pela bomba de calor:

Q ˙ H = 0,193 279,5 - 117,77   → Q ˙ H = 31,21   k W

Resposta

Letra d) 31 kW

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