Cálculo Exergia

Ciclo de refrigeração por compressão e bomba de calor Um sistema de bomba de calor reversível funciona com R134a é usado tanto para resfriamento quanto de aquecimento O compressor funciona com 86 de eficiência e pressuriza o refrigerante de 240 a 1200 kPa A temperatura ambiente é assumida como 30 C no verão e 5 C no inverno quando a temperatura ambiente desejada é de 25 C para ambas as estações A configuração de verão é efetiva por cinco meses e a configuração de inverno por sete A vazão do refrigerante é de 00646 kgs A temperatura no condensador é 40 C e no é evaporador é 3 C a Escreva as equações de balanço de exergia para cada componente e explique seu significado e como se aplica na situação b Calcule os COPs energético e exergético para ambas as configurações e compare e calcule suas médias ponderadas para um ano Ciclo de refrigeração por compressão e bomba de calor Um sistema de bomba de calor reversível funciona com R134a é usado tanto para resfriamento quanto de aquecimento O compressor funciona com 86 de eficiência e pressuriza o refrigerante de 240 a 1200 kPa A temperatura ambiente é assumida como 30 C no verão e 5 C no inverno quando a temperatura ambiente desejada é de 25 C para ambas as estações A configuração de verão é efetiva por cinco meses e a configuração de inverno por sete A vazão do refrigerante é de 00646 kgs A temperatura no condensador é 40 C e no é evaporador é 3 C a Escreva as equações de balanço de exergia para cada componente e explique seu significado e como se aplica na situação Para cada componente do ciclo de refrigeração aplicamos o balanço de exergia em regime permanente sem acúmulo que em forma geral é 𝐸in 𝐸out 𝐸d onde 𝐸d é a exergia destruída irreversibilidades no componente Antes definimos a exergia específica de um fluxo de fluido como e h h0 T0 s s0 sendo h e s entalpia e entropia da substância e h0 s0 T0 as grandezas no estado de referência ambiente Aqui o ambiente desejado é 25 C logo T0 25 27315 29815 K compressor ṁe2 e1 Ẇc 𝐸dcomp o termo ṁe2 e1 é a exergia fornecida pelo fluido ao compressor Ẇc é o trabalho de compressão útil A diferença é a exergia destruída por irreversibilidades internas ao compressor Pela eficiência isentrópica primeiro calculase h2s em compressão isentrópica depois h2 h1 h2s h1ηc e daí calculase e2 condensador ṁe3 e2 Qc 1 T0Tc 𝐸dcond A tabela termodinâmica para o R134a usada é do CATT3 nas configurações verão resfriamento e inverno aquecimento calculamos primeiro os saltos reais de entalpia e a seguir os COPs energéticos e exergeticos dados utilizados h1 3975 kJkg h2s 4315 kJkg h3 2564 kJkg h4 2564 kJkg ηc 086 ṁ 00646 kgs T0 25 27315 29815 K Tevap 3 27315 27015 K Tcond 40 27315 31315 K cálculo da entalpia real de descarga do compressor h2 h1 h2s h1ηc 3975 4315 3975086 43703488 kJkg taxas de calor e trabalho Qe ṁ h1 h4 00646 3975 2564 911506 kW Qc ṁ h2 h3 00646 43703488 2564 11 66901 kW Ẇc ṁ h2 h1 00646 43703488 3975 255395 kW COP energético e exergetico no verão resfriamento QefQe TefTe COPverão QeẆc 911506255395 356900 ψverão COPverão 1 T0Tevap 356900 1 2981527015 036991 COP energético e exergetico no inverno aquecimento QefQc TefTc COPinverno QcẆc 1166901255395 456900 ψinverno COPinverno 1 T0Tcond 456900 1 2981531315 021886 médias ponderadas para um ano 5 meses de verão e 7 meses de inverno COP 5 356900 7 45690012 415233 ψ 5 036991 7 02188612 002646 os resultados mostram que em resfriamento real o COP energético é cerca de 357 e exergetico negativo devido a T0 Te enquanto em aquecimento o COP é cerca de 457 com ψ 0219 A média anual de COP é 415 e de ψ 002646