Prova 2a Chamada Tecnologia do Calor UFRJ - Ar Condicionado e Combustão

Universidade Federal do Rio de Janeiro Escola Politécnica Departamento de Engenharia Mecânica Tecnologia do Calor 20212 Prova de 2a Chamada 17032022 Prova Sem Consulta Formulário Questão 1 50 pontos Considere um aparelho de ar condicionado do tipo split que consiste em um ciclo de refrigeração por compressão mecânica de vapor de único estágio de compressão operando entre as pressões de 1200 kPa e 300 kPa O refrigerante usado no ciclo é o refrigerante R410A O compressor do ciclo é adiabático e possui uma eficiência isentrópica de 78 O refrigerante deixa o condensador e o evaporador saturado O ciclo possui um trocador de calor interno resultando em um grau de subresfriamento de 407 K e em um grau de superaquecimento de 257 K O ar condicionado descrito é usado para manter um salão de festas a uma temperatura confortável O ar úmido entra no evaporador do ar condicionado a pressão de 99 kPa temperatura de bulbo seco de 27 C e 55 de umidade relativa e sai a mesma pressão e com uma temperatura de bulbo seco de 150 C e com 78 de umidade relativa Além disso a rejeição de calor do ciclo ocorre para o ar ambiente de modo que uma corrente de 5063 kgmin de ar úmido entra no condensador do ciclo com pressão de 99 kPa temperatura de bulbo seco de 35 C e 38 de umidade relativa Considerando que perdas de carga nas tubulações e nos trocadores de calor podem ser desprezadas que as tubulações são adiabáticas que a água condensada no evaporador pode ser tratada como água líquida saturada a 25 C e que a vazão volumétrica de refrigerante na entrada do compressor é 0065 m3min obtenha a a potência consumida pelo compressor do ciclo em kW b o COP do ciclo c temperatura do ar na saída do condensador em C d a vazão volumétrica de ar entrando no evaporador em m3h e a taxa de condensação de água no evaporador do ciclo em kgh Sugestão retire propriedades de vapor saturado das tabelas de vapor superaquecido Questão 2 50 pontos Um combustível gasoso que possui composição volumétrica de 80 de CH4 15 de N2 e 5 de O2 é queimado na presença de ar com 60 de umidade relativa Os reagentes são admitidos na câmara de combustão a 25 C e 100 kPa A análise volumétrica dos produtos de combustão indica a existência de 336 de CO2 009 de CO e 1491 de O2 em base seca Nitrogênio N2 completa a análise dos produtos A pressão atmosférica local é de 099 atm Determine a o percentual de ar teórico sendo utilizado b a temperatura de orvalho do vapor dágua nos produtos e c a maior temperatura que os produtos de combustão podem atingir se a câmara de combustão opera em regime permanente e rejeita 1 kW de calor para o meio externo Ms 2897 kgkmol R 8314 kJ kmol K pv RT 1atm1013 kPa w p dv