Atividade Termodinâmica

ENUNCIADO Um ciclo de refrigeração por compressão de vapor é usado para resfriar 50 kmolh1 de tolueno líquido a 12 bar e 100C para 20C O fluido de trabalho é amônia A condensação no ciclo é efetuada em um resfriador a ar trocador de calor aletado com ventilador no qual a temperatura do ar pode ser considerada constante e igual a 20C OBS Considere Cp da amônia e do tolueno dependentes da T Diferença mínima para troca térmica igual a 10C Apresente o memorial de cálculo com a Desenho esquemático incluindo o ciclo e o sistema de tolueno indicando as propriedades calculadas e as varáveis de estado T P H em cada ponto de entrada e saída dos equipamentos b Apresente as referências ex se for preciso estimar Pressão de vapor ou volume de líquido saturado explicar como fazer e por que usou a equação escolhida c Escreva as equações de balanço de energia para cada equipamento d Calcule os calores trocados no evaporador e no condensador e Determine os níveis de pressão alto e baixo bar no ciclo f Calcule a vazão de circulação da amônia em mols1 g Esboce o diagrama TxS para o ciclo h Memorial de Calculo Ciclo de refrigeração c amônia para resfriar Tolueno Dados Fornecidos Vazão do tolueno 50 Kmolh 1389 mols Temp do Tolueno Reservatório de 100C p 20C P do Tolueno 12 bar Fluido de trabalho NH3 Condensação feita com ar a 20C ΔTmin10C Cp do Tolueno depende da T MM NH3 001703 Kgmol a Tolueno circula p um trocador de calor resfriado de 100 20C p NH3 Amônia realiza ciclo de compressão de vapor ESQUEMA TOLUENO 100C 20C EVAPORADOR 1 CONDENSADOR 3 2 COMPRESSOR VÁLVULA DE EXPANSÃO 4 Pontos do Ciclo NH3 1 saída do evaporador saturado e pouco superaquecido 2 compressor vapor superaquecido 3 condensador liq saturado 4 válvula de expansão mistura bifásica b Cp do Tolueno liq CpT A BT CT2 DT3 kJ Kmolk A 332 B056 C 18104 D 2107 FONTE Perrys chemical engineers Handbook Cp do NH3 e entalpias Ponto Estado T C P bar h kJkg h kJKmol 1 Vapor saturado 10 49 1460 2489103 2 Liq saturado 10 49 300 511103 VALORES DE TABELAS NIST conversão c M 1703 gmol c EVAPORADOR Qevap ṅTol 20 100 CpT dT Qevap ṅNH3 h1 h4 d Vazão do Tolueno ṅTol 1389 mols 100 20 CpTdT 13126 kJmol ΔH Tol 1389 13126 182368 kJs kW CALOR QUE NH3 deve absorver no evap e Baseandose no ΔTmin10C com ar a 20C Condensador Tcond 30C Psat NH3 30C 116 bar Evaporador Tevap 10C Psat NH3 10C 49 bar f Qevap ṅNH3 h3 h4 ṅNH3 182368 24820 511 925 mols Retornando em d NH3 superaquecida 30C NH3 liqsat 30C d2 Qcond ṅNH3 h2 h3 925 27500 4900 20905 kJs d3 Wcomp ṅNH3 h2 h1 925 27500 24890 24143 kJs 90 80 70 60 T C 50 40 30 20 10 2 CONDENSAÇÃO T CNST QUEDA DÊ ENTROPIA COMPRSSÃO ADIABÁTICA T e S EXPANSÃO ISOENTÁLPICA ENTALPIA E ENTROPIA CNST EVAPORAÇÃO 1 3 4 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Entropia kJkmolK USEI VALORES TÍPICOS DE ENTROPIA USADOS