QUESTÃO 1
A termodinâmica estuda a relação entre temperatura, energia e trabalho, e descreve como a energia se transforma de uma forma para outra.
Um ciclo de refrigeração é um exemplo prático da aplicação da termodinâmica. É baseado nos princípios termodinâmicos, como a conservação de energia e a transferência de calor de uma região de maior temperatura para uma região de menor temperatura. O ciclo de refrigeração mais comum é o ciclo de compressão a vapor. Ele envolve quatro etapas principais: compressão, condensação, expansão e evaporação.
O estudo e a compreensão da termodinâmica são essenciais para projetar sistemas de refrigeração eficientes, otimizar a eficiência energética e entender o comportamento dos sistemas de refrigeração em diferentes condições de operação.
1ª Etapa: Avaliar o desempenho do Refrigerador 1.
O Refrigerador 1 opera como um ciclo reverso de Carnot utilizando R-717 como fluido refrigerante a uma vazão de 1,8 kg/s. As temperaturas de condensação e evaporação são 25 °C e -5 °C, respectivamente.
A fim de avaliar o desempenho do Refrigerador 1, você deve determinar os seguintes parâmetros de projeto:
a) A taxa de rejeição de calor no condensador (QH);
b) A potência do compressor;
c) O COP do ciclo.
Para o balanço de energia, faça as seguintes considerações:
– Regime permanente;
– Variação da energia cinética e potencial são desprezíveis;
– Compressor e turbina operam adiabaticamente;
– Etapas de evaporação e condensação não envolvem trabalho.
2ª Etapa: Avaliar o desempenho do Refrigerador 2.
O Refrigerador 2 é um refrigerador que opera como um ciclo de refrigeração a vapor ideal, e utiliza o mesmo fluido refrigerante e as mesmas temperaturas de evaporação e condensação que o Refrigerador 1. No Refrigerador 2, o fluido de trabalho deve ser admitido pelo compressor apenas na forma de vapor saturado, e deve sair do compressor na forma de vapor superaquecido com entalpia igual a 1640 kJ/kg. Diferentemente do Refrigerador 1, o ciclo opera com uma válvula de expansão (processo isentálpico).
Para essa 2ª etapa, você deve determinar os seguintes parâmetros de projeto:
a) A taxa de resfriamento e a taxa de rejeição de calor no condensador.
b) A potência do compressor;
c) O COP do ciclo.
Para o balanço de energia, faça as seguintes considerações:
– Regime permanente;
– Variação da energia cinética e potencial são desprezíveis;
– Compressor e válvula de expansão operam adiabaticamente;
– Etapas de evaporação e condensação não envolvem trabalho.
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