Enunciado

A figura P 11.122 mostra o esboço de um refrigerador, que opera com R - 22 , e é acionado por um motor térmico que utiliza gás natural como combustível. O rendimento térmico do motor é igual a 25 % . O ciclo utilizado no refrigerador é o padrão e o R - 22 condensa a 40 ° C . Sabendo que o refrigerante evapora a - 20 ° C , determine as duas transferências de calor, por quilograma de R - 22 , no ciclo de refrigeração. Qual é a relação entre Q L e Q 1 ?

Passo 1

FALA GALERA, salve, salve, firmeza? Espero que sim. Para esse problema precisaremos analisar a tabela B . 4.1 que representa as propriedades termodinâmicas do R - 22 , além disso precisaremos observar o seguinte diagrama que representa o ciclo de refrigeração:

Por meio dele podemos determinar que a temperatura de condensação é a mesma do ponto 3 e a temperatura de evaporação é a mesma do ponto 1, ou seja, T 3 = 40 ° C e T 1 = - 20 ° C ; Com isso, conseguiremos obter os dados necessários para calcular as duas transferências de calor, logo depois, calcularemos o coeficiente de rendimento do ciclo e estabeleceremos a relação entre Q L e Q 1 .

ENTÃO SIMBORA PRA QUESTÃO, QUE HOJE É DIA PAE!

Passo 2

Primeiramente, vamos obter a transferência de calor do evaporador:

Como T 3 = T 4 = 40 ° C , então h 4 = h 3 = 94.27   k J / k g .

Como T 1 = - 20 ° C , então h 1 = 242.06   k J / k g .

Com isso, temos que a taxa de transferência é igual a:

q L = h 1 - h 3

q L = 242.06 - 94.27

q L = 147.79   k J / k g

Agora vamos para o compressor!

Passo 3

Agora, no compressor temos no estado de entrada 1 e estado de saída 2 cerca de 1.6   M P a e s 2 = s 1 = 0.9593   k J / k g K , com isso:

T 2 ≈ 70 ° C , logo h 2 = 287.2   k J / k g . Calculando w c , temos:

w c = h 2 - h 1 = 287.2 - 242.06 = 45.14   k J / k g

Agora podemos ir para o condensador!

Passo 4

Calculando a transferência de calor no condensador:

q H = h 2 - h 3

q H = 287.2 - 94.27

q H = 192.9   k J / k g

Com isso, temos a taxa de transferência! Agora iremos calcular o coeficiente de desempenho desse ciclo.

Passo 5

Calculando o coeficiente de desempenho:

β = q L w C

β = 147.79 45.14

β = 3.274

Agora vamos estabelecer uma relação entre Q L e Q 1 através do calculo do motor térmico:

w H E = η H E Q 1 = w c = Q L β

η H E Q 1 = Q L β

η H E β = Q L Q 1

Q L Q 1 = η H E β

Q L Q 1 = 0.25   x   3.274

Q L Q 1 = 0.819

BOOM, feito com sucesso. TERMINAMOS, enfim, até a próxima!

Resposta

q L = 147.79   k J / k g

q H = 192.9   k J / k g

Q L Q 1 = 0.819

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Considere uma bomba de calor que opera no ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor que utiliza refrigerante R-134a como fluido de trabalho entre os limites de pressão de 0,32 MPa e 1,2 MPa.
Um ciclo ideal de refrigeração a gás que utiliza ar como fluido de trabalho opera entre os limites de pressão de 80 kPa e 280 kPa. O ar é resfriado até 35 °C antes de entrar na turbina. A temperatura
Considere um ciclo ideal de refrigeração a gás que utiliza hélio como fluido de trabalho. O gás entra no compressor a 100 kPa e 17 °C e é comprimido até 400 kPa. O hélio é, em seguida, resfriado até 2
O sistema de refrigeração da Fig. P11–129 é outra variação do sistema básico de refrigeração com compressão de vapor que tenta reduzir o trabalho de compressão. Nesse sistema, um trocador de calor é u
Um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor que utiliza refrigerante R-134a como fluido de trabalho opera entre os limites de pressão de 120 kPa e 700 kPa. A fração de massa do refrigerante