Enunciado

Um trocador de calor é alimentado com 2   k g / s de fluido refrigerante R - 12 a 95 ° C e título iguala 0,1 . O fluido refrigerante é descarregado do trocador como vapor saturado a presentado pressão igual aquela na seção de entrada. A energia necessária para ocorrer o processo é fornecida por uma bomba de calor que apresenta coeficiente de eficácia igual a 2,5 . Determine, nessas condições, a potência necessária para operar esta bomba de calor.

Passo 1

Fala galera, beleza? Bora resolver mais uma comigo?

Galera temos um trocador de calor que está conectado ao um refrigerador (bomba de calor) e no início do processo o fluido de trabalho está com a fase de mistura dentro do trocador de calor e no final do processo está apenas gás. Nosso trabalho é determinar a potência do refrigerador para realizar este processo.

Pra isto vamos utilizar a fórmula de coeficiente térmico para um refrigerador, para este caos utilizaremos Q ˙ H , pois, essa é a fonte de calor a aplicada ao trocador de calor.

β = Q ˙ H W ˙

W ˙ = Q ˙ H β  

Passo 2

Para determinar a potência do refrigerador temos que determinar a taxa de transferência de calor aplicada ao trocador de calor.

Utilizando a equação de energia, em função do processo, para o processo temos:

Q ˙ H = U ˙ + W ˙

A soma da energia interna e do trabalho resulta da variação da entalpia, portanto, temos que a taxa do calor fica:

Q ˙ H = m ˙ R - 12 h 2 - h 1

Para realizar este calculo temos que encontrar a entalpia de cada estado:

Para o estado inicial temos uma mistura, portanto, utiliza a fórmula média da entalpia:

h 1 = h L + x h L V

Olhando na tabela B . 3.1 , para temperatura T = 95 ° C , encontraremos a entalpia de cada estado:

h 1 = 140,23 + 0,1 ∙ 71,71 = 143,4 k J k g

Para h 2 temos apenas vapor, logo:

h 2 = h V = 211,94 k J k g

Substituindo valores na fórmula do fluxo de calor:

Q ˙ H = m ˙ R - 12 h 2 - h 1

Q ˙ H = 2 211,94 - 143,4 = 129,1   k W

Passo 3

Com o fluxo de calor calculado, temos que a potência do refrigerador é:

W ˙ = Q ˙ H β   = 129,1 2,5 = 52,6   k W

É isso galera, valeu!

Resposta

W ˙ = 52,6   k W

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