CAC - Lista 1 - Equipe 4 - 2023 - 4

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INSTITUTO DE TECNOLOGIA 
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA 
Climatização de Ambiente Construído – 2°. Semestre de 2023 
Prof. Eraldo Cruz dos Santos, Dr. Eng. 
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
 
 
PRIMEIRA LISTA DE EXERCÍCIOS (Tipo 1 – Equipe 4). 
 
1 Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver e analisar as questões: (10 %) 
1.1 Uma mistura de ar-vapor d’água apresenta uma temperatura de bulbo seco de 30 (°C) a uma 
umidade absoluta de 0,015 (kg/kgA). Para as pressões barométricas de 85 e 101 (kPa). 
Determinar o que se pede e comentar os resultados: 
(a) A entalpia. 
(b) A temperatura de orvalho. 
 
1.2 Ar atmosférico no estado de equilíbrio a 100 (kPa) e 20 (°C), contém 50 (%) de umidade 
relativa. Determinar as pressões parciais do vapor d’água e do ar seco, no ar atmosférico e 
comentar os resultados. 
 
1.3 Em um aparelho de ar condicionado ocorre a dissipação de 5,1 (kW) para o ambiente, quando 
é acionado por um compressor de 1,58 (kW). Determinar a capacidade de refrigeração e o 
coeficiente de eficácia do sistema e comentar os resultados. 
 
1.4 Um refrigerador tem coeficiente de desempenho de 3,0. O compartimento da bandeja de gelo 
está a − 20,0 (°C), e a temperatura ambiente a 22,0 (°C). O refrigerador pode converter 30,0 (g) 
de água a 22,0 (°C) em 30,0 (g) de gelo a − 20,0 (°C) por minuto. Quanto é a energia de entrada 
necessária? Dê sua resposta em watts e comentar o resultado. 
 
1.5 Determinar a quantidade total de calor retirado e a vazão mássica de condensado formada ao 
se resfriar ar atmosférico na temperatura de 35 (°C) e umidade relativa de 60 (%) para 22 (°C) 
e umidade relativa de 80 (%) com 30 (%) de ar de retorno e comentar os resultados. 
 
1.6 Determinar o coeficiente de desempenho máximo possível de uma bomba de calor que traz 
energia de fora de uma casa a − 3,0 (°C) para uma casa a 22,0 (°C)? Observação: o trabalho 
realizado para fazer a bomba de calor funcionar também está disponível para aquecer a casa. 
Comentar o resultado. 
 
1.7 Um sistema de ar condicionado deverá captar ar exterior a 10 (ºC) e 30 (%) de umidade relativa, 
a uma vazão constante de 45 (m3/min), e alterá-lo para 25 (ºC) e 60 (%) de umidade relativa. O 
ar exterior é primeiramente aquecido a 22 (ºC), na zona de aquecimento, e depois umidificado 
por injeção de vapor quente. Considerando que a totalidade do processo ocorre à pressão de 
100 (kPa), determinar o que se pede e comentar os resultados: 
(a) Taxa de fornecimento de calor na zona de aquecimento; 
(b) Vazão mássica de vapor que é exigido na zona de umidificação. 
 
 
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1.8 Um ciclo ideal de compressão de vapor de um aparelho de ar condicionado se comunica 
termicamente com uma região fria a 0 (°C) e com uma região quente a 36 (°C). Esse ciclo tem 
como fluido de trabalho o refrigerante R – 22. O vapor saturado entra no compressor a 0 (°C) 
e o liquido saturado deixa o condensador a 36 (°C). A vazão de 15 (m3/h). Determinar o que se 
pede e comentar os resultados: 
(a) Construir o esquema de dados e o diagrama p x h do ciclo de climatização; 
(b) A capacidade de refrigeração, em TR e o calor rejeitado, em kW; 
(c) Selecionar o compressor para este ciclo indicado sua eficiência isentrópica; 
(d) O COP do sistema operando como refrigerador e bomba de calor; 
(e) Analisar o sistema e indicar o que deve ser feito para melhorá-lo. 
 
1.9 Elaborar um esquema de dados e o diagrama de um ciclo de refrigeração e determinar o calor 
fornecido e o coeficiente de desempenho de uma bomba de calor que tem um compressor com 
potência de 7,0 (kW). As informações que se tem da bomba de calor são: fluido refrigerante R-
134a, a entalpia específica na saída do compressor, a 50 (°C) e 10 (bar), é de h2 =280,19 (kJ/kg). 
A entalpia específica na saída do condensador a 10 (bar) h3 = 105,28 (kJ/kg) e a vazão mássica 
do refrigerante é de 0,09 (kg/s) e comentar os resultados. 
 
1.10 Dois recipientes contêm cada um, dois metros cúbicos de volume. Em um recipiente a umidade 
relativa é de 60 (%) e a temperatura é de 20 (°C), no outro a umidade relativa é de 90 (%) e a 
temperatura é de 10 (°C). A pressão atmosférica do local é de 100 (kPa). Determinar qual 
recipiente contém mais massa de vapor de água e comentar os resultados? 
 
1.11 Determinar a quantidade total de calor retirado e a vazão mássica de condensado formada ao 
se resfriar ar atmosférico na temperatura de 35 (°C) e umidade relativa de 60 (%) para 22 (°C) 
e umidade relativa de 80 (%) com 30 (%) de ar de retorno e comentar os resultados. 
 
1.12 Em um ambiente a ser refrigerado existe um volume de 100 (m3) de uma mistura ar-vapor de 
água a 0,1 (MPa), 35 (°C) e 70 (%) de umidade relativa. Determinar o que se pede e comentar 
os resultados: 
(a) A umidade especifica o grau de saturação; 
(b) O ponto de orvalho e o volume específico; 
(c) A entalpia específica e o ponto de orvalho; e 
(d) A massa de ar e a massa de vapor. 
 
 
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1.13 Determinar a quantidade total de calor fornecido e a vazão mássica de água vaporizada ao se 
aquecer ar atmosférico da temperatura de 8 (°C) e umidade relativa de 80 (%) para 24 (°C) e 
umidade relativa de 70 (%) com 40 (%) de ar de retorno e comentar os resultados. 
 
1.14 Uma sala de um ambiente cujas dimensões são de 6,5 (m) x 7,5 (m) x 3,2 (m), contém ar nas 
seguintes condições: 32,5 (°C), 100,325 (kPa) e a uma umidade relativa de 88,5 (%). Determinar 
o que se pede e comentar os resultados: (Pontuação 20 % da questão). 
(a) A pressão de vapor e a pressão parcial do ar seco; 
(b) A umidade absoluta, a umidade específica e o grau de saturação; 
(c) A entalpia específica, o volume específico e a temperatura de orvalho; 
(d) As massas de ar seco e de vapor d’água na sala e; 
(e) A potência de uma serpentina de resfriamento para uma temperatura final de 22 (°C). 
 
1.15 O ar saturado que sai da seção de resfriamento de um sistema de condicionamento de ar a 
temperatura de 14 (°C) e com vazão de 50 (m3/min) é misturado adiabaticamente com ar 
externo a 32 (°C) e umidade relativa de 60 (%), cuja corrente possui vazão de 20 (m3/min). 
Assumindo uma pressão de 1,0 (atm), determinar a umidade absoluta, a umidade relativa, a 
temperatura de bulbo seco e a vazão volumétrica da mistura e comentar os resultados. 
 
1.16 O ar saturado que sai da seção de resfriamento de um sistema de condicionamento de ar a 
temperatura de 14 (°C) e com vazão de 50 (m3/min) e é misturado adiabaticamente com ar 
externo a 32 (°C) e umidade relativa de 60 (%), cuja corrente possui vazão de 20 (m3/min). 
Assumindo uma pressão do ambiente de 1,0 (atm), determinar o que se pede e comentar os 
resultados: 
(a) A umidade absoluta e a entalpia; 
(b) A umidade relativa e a volume específico; 
(c) A temperatura de bulbo seco e de bulbo úmido; 
(d) A vazão volumétrica da mistura; 
(e) Colocar as propriedades em um esquema na carta psicrométrica. 
 
1.17 Um refrigerador utiliza refrigerante R-134a como fluido de trabalho e opera em um ciclo de 
refrigeração por compressão de vapor entre 0,14 (MPa) e 0,8 (MPa), se a vazão mássica do 
refrigerante for de 0,05 (kg/s). Determinar o que se pede e comentar os resultados: 
(a) A taxa de remoção de calor; 
(b) A potência fornecida ao compressor; 
(c) A taxa de rejeição de calor; 
(d) O coeficiente de performance do refrigerador. 
 
 
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ1.18 Uma bomba de calor é utilizada para atender às necessidades de aquecimento de uma casa, 
mantendo-a a 20 (°C). Nos das em que a temperatura externa cai para – 2 (°C), estima-se uma 
perda de calor da casa a uma taxa de 80.000 (kJ/h). Considerando que a bomba nessas 
condições tem um COP de 2,5. Determinar o que se pede e comentar os resultados: 
(a) A potência consumida pela bomba de calor e 
(b) A taxa com que o calor é removido do ar frio externo. 
 
1.19 Uma sala de um ambiente cujas dimensões são de 6,5 (m) x 7,5 (m) x 3,2 (m), contém ar nas 
seguintes condições: 32,5 (°C), 100,325 (kPa) e a uma umidade relativa de 88,5 (%). Determinar 
o que se pede e comentar os resultados: 
(a) A pressão de vapor e a pressão parcial do ar seco; 
(b) A umidade absoluta, a umidade específica e o grau de saturação; 
(c) A entalpia específica, o volume específico e a temperatura de orvalho; 
(d) As massas de ar seco e de vapor d’água na sala e; 
(e) A potência de uma serpentina de resfriamento para uma temperatura final de 22 (°C). 
 
1.20 Uma bomba de calor deve ser usada para aquecer uma residência no inverno, e depois é 
colocada em operação reversa para resfriar a residência no verão. A temperatura interna deve 
ser mantida a 20 (°C) no inverno e 25 (°C) no verão. A troca de calor, através das paredes e do 
teto é estimada em 2.400 (kJ/h) e por grau de diferença de temperatura entre o meio interno e 
externo da residência. Determinar e analisar o que se pede: 
(a) Se a temperatura externa no inverno é 0 (°C), qual é a mínima potência necessária para 
acionar a bomba de calor? 
(b) Se a potência fornecida é a mesma da parte a), qual é a máxima temperatura externa no verão 
para a qual o interior da residência possa ser mantido a 25 (°C)?