Ciclos Frigoríficos - Lista de Exercícios Resolvidos de Termodinâmica Aplicada

MEE 130 Termodinâmica Aplicada 12 MEE 130 Professor Lameiras Ciclos Frigoríficos capítulo 11 EX 01 1112E Um refrigerador opera segundo o ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor e usa refrigerante134a como fluido de trabalho O condensador opera a 300 psia e o evaporador a 20 F Considerando que um dispositivo de expansão reversível adiabático disponível é utilizado para expandir o líquido que sai do condensador quanto o COP melhoraria utilizando esse dispositivo em vez do dispositivo de estrangulamento Resposta 165 EX 02 1113 Um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor que utiliza refrigerante134a como fluido de trabalho mantém um condensador a 1000 kPa e o evaporador a 4 C Determine o COP desse sistema e a potência necessária para atender uma carga de resfriamento de 400 kW Respostas 646 619 kW EX 03 1114 Um refrigerador usa refrigerante134a como fluido de trabalho e opera em um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor entre 012 MPa e 07 MPa A vazão mássica do refrigerante é 005 kgs Mostre o ciclo em um diagrama Ts com as linhas de saturação Determine a a taxa de remoção de calor do espaço refrigerado e a entrada de potência no compressor b a taxa de rejeição de calor para o ambiente e c o coeficiente de performance Respostas a 741 kW 183 kW b 923 kW c 406 EX 04 1115 Repita o Prob 1114 considerando uma pressão de condensador igual a 09 MPa EX 05 1116 Considerando que a válvula de expansão do Prob 1114 é substituída por uma turbina isentrópica determine o aumento percentual no COP e na taxa de remoção de calor do espaço refrigerado Respostas 42 42 EX 06 1117 O refrigerante134a entra no compressor de um refrigera dor como vapor superaquecido a 02 MPa e 5 C a uma taxa de 007 kgs saindo a 12 MPa e 70 C O refrigerante é resfriado no condensador a 44 C e 115 MPa e estrangulado até 021 MPa Desprezando a transferência de calor e as quedas de pressão nas linhas de conexão entre os componentes mostre o ciclo em um diagrama Ts com as linhas de saturação e determine a a taxa de remoção de calor do espaço refrigerado e a entrada de potência no compressor b a eficiência isentrópica do compressor e c o COP do refrigerador Respostas a 942 kW 363 kW b 741 c 260 EX 07 1121 O refrigerante134a entra no compressor de um refrigerador a 100 kPa e 20 C a uma taxa de 05 m3 min saindo a 08 MPa A eficiência isentrópica do compressor é 78 O refrigerante entra na válvula de expansão a 075 MPa e 26 C saindo do evaporador como vapor saturado a 26 C Mostre o ciclo em um dia grama Ts com as linhas de saturação e determine a a entrada de potência no compressor b a taxa de remoção de calor do espaço refrigerado e c a queda de pressão e taxa de ganho de calor na linha entre o evaporador e o compressor Respostas a 240 kW b 617 kW c 173 kPa 0203 kW EX 08 1150 Refrigerante134a entra no condensador de uma bomba de calor residencial a 800 kPa e 55 C a uma taxa de 0018 kgs saindo a 750 kPa subresfriado em 3 C O refrigerante entra no compressor a 200 kPa superaquecido em 4 C Determine a a eficiência isentrópica do compressor b a taxa de calor fornecida ao ambiente aquecido e c o COP da bomba de calor Determine também d o COP e a taxa de calor fornecido para o ambiente aquecido considerando que essa bomba de calor é operada no ciclo por compressão de vapor ideal entre os limites de pressão de 200 kPa e 800 kPa MEE 130 Termodinâmica Aplicada 22 EX 09 1160 Considere um sistema de refrigeração em cascata de dois estágios operando entre os limites de pressão de 12 MPa e 200 kPa com o refrigerante134a como fluido de trabalho A rejeição de calor do ciclo inferior para o ciclo superior ocorre em um trocador de calor contracorrente e adiabático no qual a pressão dos ciclos superior e inferior correspondem a 04 MPa e 05 MPa respectivamente Em ambos os ciclos o refrigerante é líquido saturado na saída do condensador e vapor saturado na entrada do compressor cuja eficiência isentrópica é de 80 Considerando que a vazão mássica do refrigerante através do ciclo inferior é de 015 kgs determine a a vazão mássica do refrigerante através do ciclo superior b a taxa de remoção de calor do espaço refrigerado e c o COP desse refrigerador Respostas a 0212 kgs b 257 kW c 268 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 ÇENGEL Yunus A BOLES Michael A Termodinâmica 7 Edição AMGH Editora Ltda Porto Alegre 2013