Eficiência Térmica em Ciclos de Máquinas Produtoras de Potência

UFSJ Termodinâmica II Gustavo Rodrigues de Souza Departamento de Ciências Térmicas e dos Fluidos DCTEF Email souzagrufsjedubr Eficiência térmica de ciclos de máquinas produtoras de potência H C H C H H b t H dociclo util Q Q Q Q Q Q W W Q W 1 Obs Estas fórmulas valem tanto para as máquinas térmicas de potência reversíveis idealizadas quanto para as irreversíveis reais paga Energia Energia útil Coeficiente de desempenho de ciclos de sistemas frigoríficos e bombas de calor C H C t c C ciclo líq C Q Q Q W W Q W Q Obs Estas fórmulas valem tanto para sistemas frigoríficos reversíveis idealizadas quanto para os irreversíveis reais paga Energia Energia útil C H H t c H ciclo líq H Q Q Q W W Q W Q Sistemas frigoríficos Bomba de calor Desempenho Máximo de Máquinas Cíclicas max 1 C H T T Máquinas produtoras de trabalho max C H C T T T Coeficiente de desempenho máximo para ciclos frigoríficos max H H C T T T Coeficiente de desempenho máximo para bomba de calor Ex1 Um inventor afirma ter desenvolvido um ciclo de potência capaz de fornecer uma saída líquida de trabalho de 410 kJ através de uma entrada de energia por transferência de calor de 1000 kJ O sistema percorrendo o ciclo recebe transferência de calor de gases quentes a temperatura de 227 C e descarrega energia por transferência de calor para a vizinhança a 27 C Avalie esta afirmação Qin 1000 kJ 500 K Power cycle W 410 kJ Qout 300 K Ex2 Um refrigerador em RP mantém a temperatura do congelador a 5 oC quando a temperatura do ar na vizinhaça é de 22 oC A taxa de transferência de calor entre o compartimento do congelador e o fluido refrigerante é de 8000 kJh e a potência necessária de entrada para operar é de 3200 kJh Determine o COP e compare com um ciclo de refrigeração reversível operando entre reservatórios de mesma temperatura Surroundings at 22ºC 295 K QH Wcycle 3200 kJh System boundary QC 8000 kJh Freezer compartment at 5ºC 268 K Ex3 Uma residência precisa de 6 105 Btudia para manter sua temperatura em 530 oR quando a temperatura externa é de 492 oR a Utilizando um bomba de calor determine o fornecimento de trabalho mínimo teórico para um dia de operação em Btudia b Assumindo a eletricidade em R 090 kWh determine o custo mínimo teórico para operar a bomba de calor em Rdia Heat pump W cycle Qc Surroundings at 32F 492R Dwelling at 70F 530R Ex4 Uma máquina térmica operando em RP recebe 500000 kcalh de uma fonte quente e produz uma potência de 260 hp Determine a o fluxo de calor transferido para a fonte fria b o rendimento térmico da máquina e c a máquina térmica é de Carnot Obs TH 400 C e TC 50 C Respostas 1º η 041 ηmáx 040 impossível 2º β 25 βmáx 99 3º a Wciclo 43 104 Btudia b 1134 Rdia 4º a kcalh b η 333 c ηmáx 520 Referências ÇENGEL YA BOLES MA Termodinâmica 7ed São Paulo McGraw Hill 2013 MORAN M J SHAPIRO H N BOETTNER DD BAILEY MB Princípios de Termodinâmica para Engenharia 7ed Rio de Janeiro LTC 2014