Enunciado

Um refrigerador é usado para resfriar água de 23 °C para 5 °C de uma maneira contínua. O calor rejeitado no condensador é 570 kJ/min, e a potência é 2,65 kW. Determine a taxa de resfriamento da água (em L/min) e o COP do refrigerador. O calor específico da água é 4,18 kJ/kg °C, e a sua densidade é de 1 kg/L

Passo 1

Como temos o valor da potência e do calor rejeitado, podemos calcular o calor removido. Mas primeiro vamos converter Q ˙ H

Q ˙ H = 570 k J m i n = 9,5   k W

E agora usamos a equação de conservação de energia, Equação 6-8: W ˙ l i q = Q ˙ H - Q ˙ L

Q ˙ L = Q ˙ H - W ˙ l i q

Q ˙ L = 9,5   k W - 2,65   k W

Q ˙ L = 6,85   k W

Passo 2

Agora que temos a quantidade de calor que é removida da água, podemos utilizar a equação fundamental da calorimetria para calcular a vazão mássica de água:

Q ˙ L = m ˙ ⋅ c ⋅ Δ T

m ˙ = Q ˙ L c ⋅ Δ T

m ˙ = 6,85   k W 4,18 k J k g   º C ⋅ 23 - 5 º C

m ˙ = 0,091 k g s

Passo 3

Vamos converter a vazão mássica em vazão volumétrica dividindo pela densidade:

V ˙ = m ˙ ρ

V ˙ = 0,0914 k g s 1 k g L

V ˙ = 0,0914 L s

Convertendo de segundos para minutos:

V ˙ = 0,0914 ⋅ 60 ⋅ L m i n

V ˙ = 5,46 L m i n

Passo 4

O COP pode ser facilmente calculado usando a Equação 6-7:

C O P R = Q ˙ L W ˙ l i q

C O P R = 6,85 2,65

C O P R = 2,58

Resposta

V ˙ = 5,46 k g m i n

C O P R = 2,58

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