Enunciado

Refaça o Prob. 11.137 admitindo que o fluido de trabalho é o hélio. Compare os resultados obtidos e analise as diferenças.

Passo 1

Olá pessoal, tudo certo com vocês? Espero que sim 😊. Vamos entender melhor essa questão?

Ela é bastante simples, basicamente é aplicação de fórmulas, nos próximos passos vocês podem relembrar dessas fórmulas. Mas antes vamos nos atentar as imagens abaixo:

Passo 2

Certo! O ciclo de refrigeração de ar padrão com hélio e estados é dado como

T 1 = T 3 = 15 ° C = 288,2   K

P 1 = 100   k P a

P 2 = 1,4   M P a

T 4 = T 6 =   - 50   ° C = 223,2   K

Note que o compressor, isentrópico s 2 = s 1 , pode ser dado

T 2 = T 1 P 2 P 1 k - 1 k

T 2 = 288,2 1400 100 0,40 = 828,2   K

Logo, para o compressor vamos ter

w C =   - w 12 = C P O T 2 - T 1

w C = 5,193 828,2 - 288,2 = 2804,1   k J / k g

Passo 3

Agora para a expansão na turbina, vamos fazer do mesmo estilo, ou seja

s 5 = s 4

Logo,

T 5 = T 4 P 5 P 4 k - 1 k

T 5 = 223,2 100 1400 0,40 = 77,7   K

Assim,

w E = C P O ( T 4 - T 5 )

w E = 15,193 223,2 - 77,7 = 755,5   k J / k g

Passo 4

Já estamos quase terminando pessoal! Vamos agora reunir as informações encontradas. Portanto o ciclo líquido é

w l i q = w E - w C

w l i q = 755,5 - 2804,1 =   - 2048,6   k J / k g

E que,

q L = C P O ( T 6 - T 5 )

q L = 5,193 223,2 - 77,7 = 755,5   k J / k g

Assim o coeficiente de eficácia do ciclo é

β = q L w l i q = 755,5 2048,6 = 0,369

Observe que a baixa temperatura é mais baixa e os termos de trabalho mais altos do que com o ar. Isso se deve à capacidade térmica C P O e à relação de aquecimento específico ( k = 1   2 / 3 ) . A despesa é um C O P mais baixo que requer mais trabalho por k J de resfriamento.

Passo 5

Pronto! Finalizamos a questão 😊. Nos vemos na próxima questão. OK? Até mais.

Resposta

β = 0,369

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

No processo de liquefação, por que os gases são comprimidos a pressões muito altas?
Considere um ciclo de refrigeração em cascata de dois estágios e um ciclo de refrigeração por compressão de dois estágios com um separador de líquido. Ambos os ciclos operam entre os mesmos limites de
Considere um fio de cobre circular formado pela conexão dos dois lados de um fio de cobre. O ponto de conexão é aquecido por uma vela acesa. Você espera que alguma corrente flua pelo fio?
Um circuito fechado é formado pela conexão das extremidades de um fio de cobre e um fio de constantan. Em um certo momento, uma junção é aquecida por uma vela acesa, enquanto aoutra é mantida à temper
Um gerador termoelétrico recebe calor de uma fonte a 340 °F e o rejeita para o ambiente a 90 °F. Qual é a máxima eficiência térmica que esse gerador termoelétrico pode ter?