Resumo sobre refrigeração

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INSTITUTO DE TECNOLOGIA 
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA 
Climatização de Ambiente Construído – 2°. Semestre de 2024 
Prof. Eraldo Cruz dos Santos, Dr. Eng. 
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
PRIMEIRA LISTA DE EXERCÍCIOS (Tipo 1 – Equipe 2). 
 
1 Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver e analisar as questões: (15 %) 
1.1 Determinar a quantidade total de calor fornecido e a vazão mássica de água vaporizada, 
colocando no diagrama psicrométrico o esquema do processo, ao se aquecer ar atmosférico da 
temperatura de 8 (°C) e umidade relativa de 80 (%) para 24 (°C) e umidade relativa do ar de 
70 (%) com 40 (%) de ar de retorno e comentar os resultados. 
 
1.2 Determinar a quantidade total de calor fornecido e a vazão mássica de água vaporizada, 
colocando no diagrama psicrométrico o esquema do processo, ao se aquecer ar atmosférico da 
temperatura de 8 (°C) e umidade relativa de 85 (%) para 24 (°C) e umidade relativa de 60 (%) 
com 30 (%) de ar de retorno e comentar os resultados. 
 
1.3 Um refrigerador utiliza R-134a e opera em um ciclo padrão entre 0,14 (MPa) e 0,8 (MPa). Se a 
vazão mássica de refrigerante for igual a 0,05 (kg/s), determinar o que se pede e comentar os 
resultados: 
(a) Capacidade de refrigeração; 
(b) Potência fornecida ao compressor; 
(c) Calor (taxa) rejeitada ao ambiente externo; 
(d) COP do sistema 
 
1.4 Um ciclo ideal de compressão de vapor se comunica termicamente com uma região fria a 0 (°C) 
e com uma região quente a 26 (°C). Esse ciclo tem como fluido de trabalho o refrigerante R-
134a. O vapor saturado entra no compressor a 0 (°C) e o líquido saturado deixa o condensador 
a 26 (°C). A vazão mássica do refrigerante é 0,08 (kg/s). Determinar o que se pede e comentar 
os resultados: 
(a) A potência do compressor, em kW, 
(b) A capacidade frigorífica, em TR, 
(c) O coeficiente de desempenho e 
(d) O coeficiente de desempenho de um ciclo de refrigeração de Carnot que opere entre as regiões 
quente e fria a 26 (°C) e 0 (°C), respectivamente. 
 
1.5 Uma vazão de 3,6 (l/h) de ar atravessa uma serpentina elétrica que libera 4,85 (kW) de potência 
de aquecimento. Se a temperatura de entrada do ar foi de 17 (°C) e UR de 60 (%), em condições 
normais, calcular qual a TBS final e qual a nova umidade relativa e determinar a densidade 
exata do ar a partir da equação dos gases perfeitos e comentar os resultados. 
 
 
 
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1.6 Determinar a quantidade total de calor fornecido e a vazão mássica de água vaporizada, 
colocando no diagrama psicrométrico o esquema do processo, 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. 
 
1.7 Uma vazão de 6.400 (m3/h) de ar atravessa uma serpentina elétrica que libera 12 (kW) de 
potência de aquecimento. Se a temperatura de entrada do ar for de 15 (°C) e UR de 50 (%). 
Determinar qual a TBS final e qual a entalpia do ar na saída e comentar o resultado? 
Considerando que a densidade do ar na entrada da serpentina é de 1,225 (m3/kg). 
 
1.8 Ar atmosférico num estado de 101,325 (kPa) e 40 (°C) é submetido a uma transformação tal 
que o estado final é ar saturado a 20 (°C) e mesma pressão inicial. Sabendo-se que a entalpia 
do ar atmosférico no estado final é igual à do estado inicial, determinar o grau de saturação no 
estado inicial e comentar os resultados. 
 
1.9 Determinar a quantidade de água condensada que resulta do processo de compressão de ar em 
um conjunto de compressores e comentar o resultado. O ar é aspirado a 25 (°C), 100 (kPa) e 50 
(%) de umidade relativa, é então comprimido até 10 (MPa) e resfriado para a temperatura 
ambiente, novamente, é armazenado e comentar os resultados. 
 
1.10 Considere uma sala com ar a 1 (atm), 35 (°C) e umidade relativa de 40 (%). Usando a carta 
psicrométrica, determinar o que se pede e comentar os resultados: 
(a) A umidade absoluta e específica; 
(b) A entalpia específica e temperatura de orvalho; 
(c) A temperatura e bulbo úmido; 
(d) A temperatura de bulbo seco; e 
(e) O Volume específico. 
 
1.11 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. 
 
1.12 Ar atmosférico na vazão de 5 (m3/s) é resfriado da temperatura de 35 (°C) e umidade relativa 
de 80 (%) para 22 (°C) e umidade relativa de 70 (%). Determine a vazão mássica de condensado 
formado e o calor latente retirado, colocar os pontos no diagrama psicrométrico e comentar os 
resultados. 
 
 
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1.13 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. 
 
1.14 Uma sala de um ambiente cujas dimensões são de 3,3 (m) x 4,4 (m) x 3,2 (m), contém ar nas 
seguintes condições: 32,0 (°C) e 101.129 (kPa) e a uma umidade relativa de 85 (%). Determinar 
o que se pede e comentar os resultados: 
(a) A pressão parcial do ar seco; 
(b) A umidade absoluta; 
(c) A entalpia específica e 
(d) As massas de ar seco e vapor d’água na sala. 
 
1.15 Em um aparelho de ar condicionado de janela entra ar a 1 (atm), 30 (ºC) e 80 (%) de umidade 
relativa, com uma vazão de 10 (m3/min), e sai como ar saturado a 14 (ºC). A umidade do ar que 
se condensa durante o processo é também removida a 14 (ºC). Determinar as taxas de remoção 
de calor e humidade do ar e comentar os resultados. 
 
1.16 Uma máquina de Carnot é operada como um aparelho de ar condicionado para esfriar uma 
casa no verão. O ar condicionado remove 14 (kJ/s) de calor da casa e mantém a temperatura 
interna a 22 (°C), enquanto a temperatura externa é de 36,5 (°C). Determinar a potência 
necessária para o ar condicionado funcionar sob essas condições de operação, em unidades SI, 
e comentar os resultados. 
 
1.17 Um motor térmico recebe uma taxa de calor de 1,0 (MW) na temperatura de 550 (°C) e rejeita 
energia para a sua vizinhança a 300 (K). A potência desse motor térmico, ou seja, a taxa de 
realização de trabalho, é de 450 (kW). Determinar a taxa de transferência de calor par o 
ambiente e a eficiência térmica desse motor e compare os resultados com a eficiência de Carnot 
e comente os resultados. 
 
1.18 Um compressor de um aparelho de ar condicionado exige 5 (hp) para seu funcionamento. Ele 
rejeita 12 (kJ/s) de calor para o ambiente. Determinar o que se pede e comentar os resultados: 
(a) A taxa de resfriamento, em (TR); 
(b) O desempenho do ar condicionado. 
 
 
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1.19 Em um sistema de climatização operando em ciclo padrão operando com fluido R-410a como 
fluido de trabalho e com temperatura de condensação de 44 (°C) e temperatura de evaporação 
de – 12 (°C). Determinar o coeficiente de performance do sistema, supondo que se tratasse de 
um compressor alternativo, com 2 cilindros de 4 (cm) de diâmetro e 4 (cm) de curso, que opera 
em uma rotação de 3492 (rpm) e comentar os resultados.1.20 Em uma xícara que tem capacidade térmica desprezível, despeja-se 200 (ml) de água a 50 (ºC), 
então, dois cubos de açúcar de 5 (g) cada, à temperatura de 25 (ºC), e de calor específico igual 
a 0,280 (cal/g . ºC), são mergulhados na água quente. Determinar a temperatura de equilíbrio 
do sistema água e cubo de açúcar, desprezando as perdas de calor para o ar do ambiente e 
comentar o resultado. Dados: cágua = 1,0 (cal/g . ºC).