P2 Aula C TERMO 2sem2017. code Bruno

Termodinâmica \u2013 P2 -Aula C - 2 \u02dasem201 7 Professores Taís, Nancy, Tato e Bruno www.cursinhodeengenharia.com.br 1 Psicrometria 1) P3 -1sem17-noturno (2 ,5Ptos) Uma massa 450kg de a r atmosférico (ar seco + vap or) encontra-se inicialmente na temperatura de 40ºC com 50% de umidade rel ativa e pressão atmosfér ica de 685,1mmH g. Pede-se a) Por meio do diagra ma psicomét rico calcular as s eguintes propriedades: Umidade absol uta, temperatu ra de orvalho, tempera tura de bulbo úmido e entalpia (w=0,025, T o=27,5ºC, TB U=30ºC, h=24,5kcal /kg) b) Com os valores acima obtidos, calcul ar as massas de v apor e de ar seco contidas na massa de 450kg de a r atmosférico (mv =11kg, ma=439kg) c) O ar atmosféri co do item anteri or entra em u m compressor e sai del e na pressão de 2ata e temper atura de 80,9ºC. Sabendo que a sua umidad e absoluta permanece inalterada, cal cular: \uf0b7 A nova umidade Rel ativa ( \ud835\udedf = 15,5%) \uf0b7 A massa de vapor que dev e ser adicionada a ess e ar para torna-lo satura do (60,2kg) 2) P3 -1sem17- diurno (2,5 ptos). Uma ambiente de 500 m 3 contém a r atmosférico su jeito à pressão 6 95,1mmHg , e temperatura de 32 ,6ºC, contém 6,9kg de v apor, Rv=47,4kgfm/kgK. Pede-se: a) Calcular a temperatu ra de orvalho deste ar (To=17,2ºC) b) Sem utiliz ar o diagrama psicométrico, calcular a umid ade relativ a e a máx ima q uantida de de vapor que o ar pode suportar na temperatura de 32 ,6ºC ( \ud835\udedf =40% , ms=17,25kg) c) Por meio do diagra ma psicomét rico, calcular a temperatura de sa turação adiab ática, a entalpia e a umidade absoluta (Tsa=21,8 ºC, h=15,8kca l/kg, w=0,0135 ) 3) P2 -2sem16- di urno (2,5 ptos). Uma ambiente de 600 m 3 contém ar a tmosférico su jeito à pressão 9 .453 Kgf/m 2 (695,1mmHg) , cujo estado é de finido tempera tura de 41°C e a te mperatura de bulbo úmido de 23 \u02daC .Pede-se: a) Por meio do dia grama psicro métrico obter as seguintes propriedad es: Umidade absoluta, entalpi a e temperatura de orv alho . (0,012kgv /kga; 17,0kca l/kg; 15,5°C) b) Calcular a pres são parcial do v apor e a umida de relativa do ar, utiliz ando a umidade absoluta e a tabela de vapor de água. ( 178 kgf/m 2 ;22,25 %) 4) P2 -2sem16- noturno (2,5ptos). Uma ambien te de 600 m 3 contém ar atmos férico sujeito à pressã o 9.453 Kgf/m 2 (695,1mmH g) , cujo estado é de finido tempera tura de 41°C e a temperatura de orvalho de 15,5°C . a) Por meio do dia grama psicro métrico obter as seguintes propriedad es: Umidade absoluta, entalpi a e temperatura de bulbo úmido. (0,0125kgv /kga; 17,5 kca l/kg; 23,5°C) b) Calcular a pres são parcial do v apor e a umida de relativa do ar, utiliz ando a umidade absoluta e a tabela de vapor de água. ( 186,2 kgf/m 2 ;23,3%) 5) P2 -1sem16-diurno e noturno (2,5ptos ). Uma massa de 15000kg de ar atmosférico(ar seco + vapor) encontra- se na temperatura de 30°C com u midade relativ a de 40%. a) Por meio do diagrama psicrométrico calcular as seguintes propriedades: Umidade absoluta, temperatura de orvalho, tempera tura de bulbo úmido e entalpia : w ,to, ,tbu,h. ( 11,5gv apor/Kg.as, , 15\u02daC , 19,5\u02daC, 14K cal/KgK) b) Com os valores acima calcular as massas de ar seco e de vapor. (14.830 K g as e 170Kg v)) c) Calcular a pressão parci al e a pressão de saturação do v apor desse ar, sa bendo que a pressão a tmosféri ca vale 9. 452 ata .(425 ata) Termodinâmica \u2013 P2 -Aula C - 2 \u02dasem201 7 Professores Taís, Nancy, Tato e Bruno www.cursinhodeengenharia.com.br 2 6) P2 -2sem15-diurno (2,5ptos) Um processo industrial contém 500m 3 de ar atmosférico a 45 0 C com 30% de umidade relativ a. A pressão deste ar é 695,1 mmHg, que corre sponde a 9.453Kgf/m 2 (abs). O ar dev erá passar por um processo de saturação adiab ática , Rar = 29,6 kgfx m/kg.K. Pede-se: a) Indicar no diagra ma psicrométrico as seguintes propriedades: Umidade absoluta, no início e no final, entalpia do ar atmos férico, Temperaturas de orvalho e de bulbo úmido do estado inici al. b) S abendo que a 45 0 C a pre ssão de sa turação do vapor é 0,1Kgf/cm 2 (abs), calcul ar a massa de ar seco e a massa de v apor que dev erá ser adicionada ao a r durante o processo . (486,2Kg e 3 , 403Kg) 7) P2 -2sem15-noturno (2,5ptos) Uma sala de 500 m 3 de ar atmosférico encontra-se na temperatur a de 27°C . A pressão pa rcial do vapor é 0,02K gf/ cm 2 (abs). Sa bendo que a pressão atmosférica local é 1 Kgf/cm 2 (abs).Pede-se : Rar = 29,6 kgfxm /kg.K, e R V = 47,4 kgfm/kg.K a) Massas de a r seco e de v apor (551,8 Kg e 7,0 32Kg) b) Sabendo que a 27 0 C a pressão de saturação do vapor é 0,036Kgf/cm 2 (abs), calcular a umidade absoluta e a relativa, e a máxima q uantidade de vapor que o ar pode comportar nesta sala. (12,69g de vapor/ Kg as, 55, 6% e 12,658 Kg de v apor) 8) P2 -1sem15-diurno (1ptos) Conhecendo a temperatura do ar (bulbo seco) tar=40°C e a temperatura de bulb o úmido tbu=20°C por meio do dia grama psicrométrico, obter as seguinte s propriedades do ar: ponto de orvalho, umidade relativ a, umidade absoluta e entalpi a. R: to=9,5°C; \u03c6=16~17% ; w =8gv / kgar; h =14,2Kcal/kg 9) P2 -1sem15-diurno (1,5ptos) Uma massa de 5000kg de ar atmosférico encontra -se no estado (1) definido por t1=45°C e umidade relativ a de 40%. Essa massa deverá passar para o es tado (2) com 100% de umidade relativa devido ao um resfriamento co m desumidi ficação no qual serão retirad os 3 3,1kg de vapor. Com valores retirados d o diagrama calcul ar a massa de ar seco e a quantidade de calor retirada do ar. ( mar=4868,5kg; Q=43817Kcal) 10) P3 -2sem14-noturno (2ptos) Uma sala de 2.00 0 m 3 conté m o ar atmosférico na tempe ratura de 23 ,8°C com umidade absoluta \u03c9= 0,0120 kg vapor/kg de ar seco. Sem utili zar o diagrama psicr ométrico, cal cular: a) Massa de vap or de água que se encontra no a mbiente e sua pressão parcial (25,5 Kg a 180 ,2Kgf/cm 2 ) b) Umidade relativ a deste ar. (60%) Dados: Pressão a tmosférica: 9 .520 kgf/m 2 , Rar = 29,6 kgfxm/kg.K, R V = 4 7,6 kgfm/kg.K, t = 23,8°C --- p sat = 0,03Kgf/cm 2 11) P2 -2sem14-noturno (2ptos) O ar a tmosférico en contra-se a 40°C com umidade relativ a de 50%. Calcular, por meio do di agrama psicrométrico, as seguintes prop riedades do ar: Temperaturas de orvalho e de bulbo úmido, e ntalpia e umidade absoluta,ind icando, co m traço forte e com setas, sobre o diagra ma abaixo. Indicar as unidades. Termodinâmica \u2013 P2 -Aula C - 2 \u02dasem201 7 Professores Taís, Nancy, Tato e Bruno www.cursinhodeengenharia.com.br 3 Tabela de vapor saturado p = 0,03 ata tv =23,8°C p= 0,05ata tv = 32 ,6°C 12) Uma sala de 600 m 3 contém ar atmosférico a temperatura de 32,6°C com umidade relativa de 60%. Pelo processo analí tico, calcular: a)temperatura de orvalho. (23,8\u02daC) b)Umidade absolu ta do ar. (19,2g /Kg) c) massa de vap or e de ar seco da sala (12,37K g e 644,5Kg) Dados:Rv = 47 ,6kgf.m/kg.K Pressão atmos f érica 1,0 ata 13) Lista-8.1- Uma mistura de ar seco com vapor de água encontra-se na t emperatu ra de 23,80 \u02da C e pressão atmosférica de 100 kPa, dentro de um ambiente de 600m 3 . Sabendo que a quantidade de vapor de água é 8,2 kg, calcular: a) Massa de a r seco. (mar = 669,83 kg ) b) Pressão parci al do ar seco e do vapor de á gua. (pV = 1.922,67 Pa, par = 98 . 077,33 Pa ) c) Verificar qual o estado desse v apor ( saturado ou superaquecido ). ( tsat = 17,2 \u02da C ) Dados: R AR = 296 J /kg.K R V = 474 J/ kg.K 14) Lista-8.4- Um a m biente de 600 m 3 contendo 6 69,8 kg a r seco na temperat ura de 23,8 \u02da C está sujei to à pressão atmosférica de 100.000Pa. A temperatura de sse ar é rebaix ada até que se ini cie a condensação do v apor de água contido nele. Cal cular essa tempera tura, também denominada ponto de orv alho do ar. Dados: Ra = 296 J/kg.K ( t 0 = 17,2 \u02da C ( ponto de orvalho )) 15) Lista-8.3 - Calcular o valor da relação entre a massa de vapor e a mas sa de ar seco do ar atmosfé rico a 23 ,8 \u02da C, de um ambiente de 600m 3 sujeito à pressão atmos férica de 100 k Pa, sabendo que ele contém 8,2 kg de vapor de água. Mostrar que essa relação pode ser calculad a pela expressão abaix o: \u03c9 = 0,622pV / pa onde 0,622 = Ra/RV Dados: RAR = 296 J/kg.K R V = 474 J/kg.K ( Massa de ar seco: ma = 669 ,83 kg ,Massa de vapor: 8,2 kg , Relação entre as massas: \u03c9 = 8 ,2/669,8 = 0,0122 kg de vapor/kg de as sec o ,\u03c9 = Umidade absoluta do ar ) 16) Lista-8.17 - Calcular a entalpia do ar atmosférico a 23,8 \u02da C, sujeito à pressão de 100kPa e umidade relativa de 64,1%. C alcular ini cialmente em kcal/kg de ar seco, e converter para kJ/kg de ar seco. Utiliz ar a equação : h = 0 ,24 tAR + \u03c9 [ hsat + 0,50 ( tar - t0 ) ] C PAR = 0,24 kcal/ kg.K C PV = 0,50 kcal/kg.K , \u03c9 = u midade absoluta do ar, t0 = te mperatura de o rvalho hsat = entalpia do v apor saturado na te m peratura de orvalho ) Dado: 1 kcal = 4 ,18 kJ ( h = 24,0 kJ/kg de ar seco) 17) Lista- 8.6- Um f luxo de ar atmosférico de 12.000 m 3 /h encontra-se na t empe r atura de 35 \u02da C com 40% de umidade relativa. E sse ar e scoa sobre a superfície de um lago, prov ocando a vapor ização de água, e essa permanece junto com o ar, elev ando a sua umidade absoluta. Nesse processo, pode-se a firmar que a ent alpia do ar atmosférico permanece inalterada, p orque o ar f orneceu calor para produzir o vap or , mas e ste f oi anexado ao ar. P ortanto, não houve perda de energia do ar para o ambiente. A temperatura do ar diminui até chegar ao estado saturado. Utilizando o diagrama psicrométri co e as e quações da psicrometria, calcu lar: 1 - Temperaturas de orv alho e de sa turação adiabá tica ( bul bo úmid o ) , a entalpia do ar atmosféric o e sua u midade absoluta. (19,5\u02daC, 23,5\u02daC e 17,5Kca l/Kga.s ) 2 - Fluxo de ar seco e de vapor de á gua, em kg/h. ( \u03c91 = 0,0155 kg v . / kg a.s. ,Mas = 12 .141 kg/h MV = 188,2 kg v/h ) 3 - Quantidade de água vaporiz ada por hora, pelo ar na passa gem pelo lago. ( Ma = 54,6 kg/h ) Dados:Patm = 695 , 1 mm de H g = 0,6951x136.00 0 = 94.534 Pa Ra = 296J/ kg.K 18) Lista-8.7- Um a mbiente de 860 m 3 contém ar atmosférico, sujeito à pressão atmosférica de 695 ,1 mm de Hg e temperatura de 35 \u02da C. Sabendo que esse ar conté m 20 kg de vapor de á gua, calcular a massa de ar seco e as propriedades do ar , por meio das equações . Comparar co m as propried ades obtidas por meio d o diagrama psicrométrico. Dad os:R AR = 29,6 kgf.m/kg.K R V = 47,4 kgf.m/ kg.K ( Massa de ar seco : mas = 859,7 kg , Umidade abso luta: \u03c9 = 0,02234 kgV /kg as , Umidade relativa: \u03c6 = 56,6 % ,Temperatura de orvalho: t 0 = 25,5 \u02da C ,Entalpia do ar úmido: h = 22Kca l/Kgas ,Temperatur a de saturação adiabática: tsa = 27,5\u02da C ( diagrama ps icrométrico )) Termodinâmica \u2013 P2 -Aula C - 2 \u02dasem201 7 Professores Taís, Nancy, Tato e Bruno www.cursinhodeengenharia.com.br 4 EXERCÍCIOS \u2013 Ciclo de Refrigeração 1) P2-2sem16- diu rno(2,5ptos) Na ins talação da fi gura são conhecidas as entalpias em Kj/ kg Pede-se: a- Calcul e a entalpia real n a saída do compresso r e os coe ficientes \u03b2 \u03b2\u2019 utilizan do a entalpia real na saí da do compressor, rendimento do co m pressor de 70%( (0,6; 1 ,6; 440kj/kg) b- Sabendo que a potência real do compressor é de 5,55kw calcul e a vazão de fluído refrigerante que circul a na instalação. (100kg/h) 2) P2-2sem16- notu rno(2,5ptos) Na ins t alação d a figura são conhecida s as entalpias em Kj/ kg Pede-se: c- Calcule a entalpi a real na saí da do compressor e a vaz ão do fluído refrigerante conhe cendo a W cp=5,55kw (440kj/kg ;100kg/h) d- Sabendo que o calor do condensador aqu ece uma a gua em 20°C em 5 horas calcule a massa de agua aquecida( 1914kg) Dado: rendimen to do compres sor de 70% 3) P2-1sem16-diurno (2,5pts ) A figura represent a um ciclo de re f rigeração, sabendo que x3=100% e x1=0% h2t=440Kj/kg e h2 r =460kj /kg determine. a)Calcule a tempe r atura e a en t alpia na en trada do comp ressor sabendo que seu rendimen to é de 66,7%. (400 kJkg e 0ºC) b)Sabendo que o sistema será utili zado como bomba de calor para aquecer 40000L de agua em uma piscina entre 15°C e 27°C e m um perí odo de 8 horas calcular a vaz ão do f luí do refrigerante. Dados : P1= 2 at a, c agua =4,18kj/kgK (2500 kg/h) c)Calcules os coe f icientes de e f icácia co mo bomba de calor e máquina fri gorífica. (2,67,1,67) 4) P2-2sem15- notu rno(2,5ptos) A fi g ura repres ent a uma ins talação de re f rigeração de um laboratório, na qual , dura nte uma hora, o evap orador e o conden sador, trocam calor com a água do tanque, e esta so f re um aquecimen t o de 12 \u2070C . O tanque tem 1200Kg de á gua cujo calor específico é 1 Kcal/Kg o C. a) Calcular a potên cia teórica do comp r essor, sa bendo que seu rendimento é 60%. 1K W =860Kcal (10,05KW) b) Conhecendo-se o calor do ev aporador Q E =23.040 Kcal /h, calcular a vaz ão de f luido refrigerante que circula na instalação. Dados: h1= h2 = 20Kcal/Kg h3= 55 Kcal/kg e \u03b7 cp = 60% (658,28Kg/h) 5)P2-2sem15- diurno (2,5ptos) A f igura representa uma máquina de refrigeração, onde o calor do condensado r é utilizado para o aquecimento de uma piscina de 40.000 litros. O sistema deverá aquecer t oda a água em 8oC, durante 5 horas. O calor específico da água é 1 Kcal/Kg.°C e sua densidade é 1 Kg/L. As entalpias represent adas na figura são as ideais em Kcal/Kg. a- Sabendo que o rendimento do co mpressor é 60% , calcular a vaz ão de f luido refrigerante que circula na má quina (1280 Kg/h) b- O evaporador da máqui na é utilizado para o resfriamento de água de m a instalação industrial que nece ssita de um rebaix ament o de 16 o C na sua temperatura , o que deverá ser feito em 5 horas., a partir da água a 20 °C.Sabendo que o coeficiente de desempenh o da bom ba de calor é \u03b2\u2019= 3,33 e que a potência real do co mpressor W CP =22,33 Kw, calcular a quantidade de á g ua resfriada e m litros. (13.982,5Li t ros) Termodinâmica \u2013 P2 -Aula C - 2 \u02dasem201 7 Professores Taís, Nancy, Tato e Bruno www.cursinhodeengenharia.com.br 5 6) P2 -1sem15- noturno(3p tos) Na instalação da figura (Freon-22) são conh ecidas a pressão do condensado r Pcd=20 ata e a pressão do evaporador Pev =2 ata, adotar x1=0 e x3=1,0 e t4R=110°C. Pede -se: a- Indicar o ciclo no diagrama e m anexo e calcular o rendimento do co m pressor. (78,9%) b- Calcular o coeficiente de eficácia da bomba de cal or e o calor do evap orador, sabendo que a potên cia real do co mpressor é de 5,46Kw. (2,58; Qev=741 9Kcal/h) 7) P2 -1sem15- diurno(3pt os) Na instalação da figura (Freon-22) o compres sor funciona com rendi mento de 86,6% . São conheci das a pressão no conde nsador Pcd=14ata e a pressão no ev aporador Pev=2 ata. a- Indicar o cicl o no diagrama e calcular o coe f iciente de eficácia do siste ma de refrigeração. b- Calcular a entalpia real na saída do compressor e ind icar no diagrama pxh o valor da tempera t ura nes se ponto. 8) P2 -2sem14-diurno e noturno (3ptos) Um siste ma de refrigeração funci ona com as entalpi as represent adas na figura em condi ções ideai s. O calor trocado no ev aporador é 30.000 kcal/h, produz ido uma massa e gelo a 0°C, a partir da água a 20°C. O coeficiente de eficácia da bo mba de calor, calculado com a po tência real do co mpressor é \u03b2' = 2 ,5. Calcular: a) - Rendimento do co mpressor. (70%) b) - Entalpia real na saída do compre ssor. (80Kcal/Kg) c)- Massa de gelo que se f ormou . (300Kg/h) d) - Indicar todas as entalpias no dia g rama pxh Dados:Calor sensí vel da água: 1,0 kcal/kg.°C , Calor latente de formação do gelo: 80 kcal/kg Termodinâmica \u2013 P2 -Aula C - 2 \u02dasem201 7 Professores Taís, Nancy, Tato e Bruno www.cursinhodeengenharia.com.br 6 9) P3 -2sem14- noturno (3 ptos) Um sistema de refrigeração funciona com as entalpi as h2 = 20 kcal/kg na en trada do evaporador e h3 = 50 kcal/kg, na saída.O flux o de fluido refrigerante é de 200 kg/h. O sistema destina-se ao condicionamento de uma massa de ar, que deverá passar da temperatura de 35°C e umidade relativ a de 60%, para 20°C e 100%.Calcular: a) - Potência ideal do compressor , ( em k W ) sabendo que o coeficiente de e f icácia d a bomba de calor é \u03b2' = 2,6 ( calculado nas condiçõe s ideais do compressor)( 4,36K W) b) - Entalpia real na saída do compre ssor, saben do que seu rendimen to é 70%. (76,78Kcal /Kg) c)- Massa de ar seco que dev erá passar por ho ra pelo evap orador. (759,5Kg/h) d) - Indicar no dia grama px h o ciclo de refrigeraç ão r eal. Dados: 1 k W = 860 kcal/h 10) P2 -1sem14-diurno e noturno (3ptos) Um ciclo de re frigeração tem uma carga térmica ( fluxo de calor do ev aporador) de 3 .192 kcal/h, funcionando com coeficiente de e f icácia d e 1,52, calculado com a potência real do compre ssor. O rendimento do comp r essor é de 70 % e a entalpi a teórica na sua saída é 4 2,35 kcal/kg. A vaz ão do f luido refrigeran te é 200 kg/h. Pede-se: 3a - Representar o dia g rama p,h da instalação, in cluindo o estado real na saí da do compressor. Adotar o estado (1) na entrada da válvul a de expansão com tí t ulo zero e o estado (3) na saí da do evaporador com título de 100%. Cal cular as ent alpias na entrada e na saí da do compressor real e indicar no diagrama p,h.(2,0 pon tos) (35 e 45,5 K cal/Kg) 3b - Calcular o flux o de calor do conden sador e o coeficiente de eficácia d o sistema, funcionando como bomba de calo r, utilizando a condição real do co mpressor. (1,0 ponto) (2592Kcal/h e 2,52) 11) P2 -2sem13-noturno (3ptos) Na instalação de refrigeração da figura, a potênci a ideal do comp ressor é de 2.000 Kcal/h e a vazão de fluido refrigerante é 120 Kg/h. a \u2013 Representar a instalação no dia g rama p, h e calcul ar a entalpia real na saída do compresso r , sabendo que o seu rendimento é 60% (82 , 8K cal/Kg ) c- Calcular o coeficien t e de e ficácia da instalação de refrigeração na instalação real e o coeficiente de eficácia da bomba de calor na situação ideal. (1,2 6 e 3,1) Termodinâmica \u2013 P2 -Aula C - 2 \u02dasem201 7 Professores Taís, Nancy, Tato e Bruno www.cursinhodeengenharia.com.br 7 12) P2 -1sem13-noturno (3p tos) Um a má qu i na d e r efr ige ra çã o fo i ins ta l ad a d en t r o de u m a sa la e fu nc i on a c o m u m fl u id o r e fr i ge ra nt e c uj a s e n t a lp i as e st ã o r e p r es en ta d a s n a fi gu r a a b ai xo . Q v a l or d a e n t a l p ia n a sa í d a do c o m p r e ss or e s t á na situação ideal. Pede-se: 3a - Qu an do se ut ili za a e nt al pi a rea l d o co mp res so r , o ca lo r r ea l r eti ra do d o c on de n s a do r é 2 5 % ma io r qu e o c al cu la d o c om a en ta lp ia i d e al . R ep re se nt e o d i a gr a m a p , h e c a l c u l e o r en d i m e n t o d o c o m p re s s o r , s a b en d o qu e o fl u x o d e f l u i d o r e f r i g e r a n t e é d e 1 0 0 0 k g / h . ( 5 2 , 6 % ) 3 b - O a m b ie n t e o n de s e e n c o n tr a a má qu i na d e re fr i g e r a çã o te m 1 0 0 m 3 d e a r a tm os fé r i c o d e ca l o r e s p e c í fi c o c = 0 ,2 4 k ca l / kg , ° C . V e ri fi ca - s e q ue o a r s o f re u m aquecimen to de 0 , 52°C por se gundo . A por ta da gela deir a foi aber ta, e v e r i f i c o u - s e qu e a t a x a d e aq u e c i m e n t o d o a m b i e n t e fo i r e d u z i d a p a ra 0 , 2 2 °C po r seg undo. C a l c u l e o c o e f i c i e n t e de e fi c á c i a d o s i s t e m a f u n c i o n a n d o c o m o b o m b a d e ca l o r . Adotar a densidade do a r = 1,0 kg/m 3 Não utiliz ar os dados do item 3a. (2,368) 13) P2 -2sem12-noturno (3ptos) Uma bomba de c alor é utilizad a para o aquecimento de 8°C em uma piscina de 40.000 litros, que deverá ser e fetuado em 6 ho ras. Dados: h1=220 KJ/Kg h2=280 KJ/Kg (ideal) h3=60 Kj/Kg x3=0,0 x1=1,0 Calor específico da água : 4 ,0 KJ/Kg.°C Pede - se: 3a - Desenhar o di agrama p,h ao lado e calcular a v azão de fluído refrigerante (Kg/s ) que passa pelo conde nsador, utilizan do a condição real na saí da do compre ssor, cujo rendi m ento é 60 %. Densidade da á gua: 1,0 Kg/L. (0,228 Kg/s) 3b - Durante as mes m as 6 horas , a máquina de refrigeração é u tilizad a para fabricar gelo a 0 °C, a partir da á gua a 20°C.Conhecendo o coeficiente de eficácia da bo mba de calor \u03b2\u2019= 2 ,576 e a po tência do compress or W CP=23 Kw, calcul ar a quantidade de gelo produz ido neste período. (1957,4 Kg) Ca lor latente de formação do gelo: 320 Kj/Kg. ; Calor sensív el da água: 4,0 KJ/Kg.°C 14) P2 -1sem12-noturno e P3 -2sem12-noturno (3ptos)) Uma máquina de ref rige ração foi instalada em uma fábrica de gelo que apr oveita o calor do condensador para o aquecimento do ar ambiente .São conhecidos o fluxo de refrigerante que circula no sistema, m R =2000 Kg/h e as entalpias ideais em kcal/Kg , represen tadas na fi gura. Pede-se: a \u2013 Representar o diagrama p, h e calcular a entalpi a real na saída do compressor e o seu rendi mento, sabendo que a sua potência real é 232,6K W .(1 K W = 860 Kcal/h) (520Kca l/Kg e 60%) b- Calcular a ma ssa de gelo produz ida por hora, sabendo que o sistema utiliza a água a 30 °C, e o gelo é produzido a -20 °C. Dados: Calor especí f ico da á gua líquida Ca=1,0 Kcal/Kg °C Calor especí fico do gelo: Cg=0,5 kcal/Kg.°C Calor latente de formação do gelo: CL=80 Kcal/ kg (3000Kg/h) c- Calcular o tempo ( hor as) necessário para a quecer 120.000 K g de ar e m 40 C, conhecendo seu calor e specífico Car=0,24 Kcal/K g .°C.Util izar a entalpia teóri ca no ponto 2. (2,4 horas ) Termodinâmica \u2013 P2 -Aula C - 2 \u02dasem201 7 Professores Taís, Nancy, Tato e Bruno www.cursinhodeengenharia.com.br 8 15) P2 -1sem12-diurno (3ptos) No siste ma da figura, o ar ambiente é aproveitado para a quecer uma pisci na. O Compre ssor tem rendimento de 60% e potência de 2,778 KW .Operando como refrige rador tem dese mpenho de 3,3 e como aquecedor , 4,3. São dados os valores das entalpias ideais em KJ/Kg.Ped e- se: a \u2013 Representar o diagrama p, h e cal cular a ental pia real na saída do compressor (510KJ/Kg ) b- Calcular a ma ssa de ar res friada no evaporad or, sabendo que ele entra 40 °C e sai a 15°C. Dados: Calor especí f ico do ar Ca=1,1 KJ/Kg . °C (1200Kg/h) c- Calcular o tempo ( hor as) necessário para aqu ecer 20.000 Kg de água em 5 0 C, conhecen do seu calo r especí fico Cágua=4,3 KJ/K g.°C.. (10 horas) 16) P3 -1sem12-diurno (3ptos) O sistema de refriger ação da figura foi ensai ado em um labor atório e, para isso, foi necessário retira r o calor de um tan que que conté m 500 litros de água e adici onar calor atrav és do condensado r. Verificou - se que a água so freu uma variação de tempera t ura de 30\u2070C . Conhecendo as entalpi as representadas na figura, o calor específico da água C a =1,0 Kcal/Kg\u2070C e a d ensida de d= 1 ,0 Kg/litro, pede -se : a - Representa r o diagrama p , h da instalação. 1KW= 86 0 Kcal/h b - Sabendo que o ensaio demorou 2,5 ho r as, cal cular o fluxo de fluído refrige rante que passou pel o sistema em Kg/h (600kg/h) c - Se for util izada a entalpi a teórica na saída do compresso r , calcular o volume de água , em litros, que ser ia aquecido durante o mesmo tempo , sabendo que o rendimen to do compre ssor é 80%. (400L) 17) P3 -1sem12-noturno (3ptos) Um aparelho de refrigeração encontra-se dentro de uma sala revestida com um isolante térmico, de f orma que todo o calor trocado permanece dentro da sala. A sala t em o volume de 32 m 3 e o ar tem densidade \u03c1=1,2 Kg/m 3 e calor específico C ar = 0,24 Kcal/KgC . O f luído refrigerante que circula den tro do sistema tem a vazão de 44,24 Kg/h. 3a - Calcular a potên cia real do compresso r e tem po ( hora ) necessário pa ra ocorrer uma v ariação de tempera t ura de 12 0 C no ar da sala. O coefici ente do sistema de re frigeração é \u03b2= 2 ,8. Utilizar as con dições reais na saí da do compressor. (0,514K W e 0,25h) 3b - Conhecendo o calor transferido pelo condens ador Q CD = 1681 Kcal/h, calcular a entalpia real na saída do comp ressor e o seu rendimento. (56 Kcal/Kg e 75%) Termodinâmica \u2013 P2 -Aula C - 2 \u02dasem201 7 Professores Taís, Nancy, Tato e Bruno www.cursinhodeengenharia.com.br 9 18) P3 - 1sem11-noturno (2,5p tos) O sistema de re frigeração da fi g ura contém u m compressor real , cuja potência é 34,9 KW. Um tan que, contendo 4000 Kg de água , troca calor c om o condensado r e com o evaporador, sem perda de calor pa r a o ambi ente. Representar a instalação no d iagrama p, h e calcular: 1- A vaz ão do fluído refrigerante que circula no sistema ( Kg/h). (1200Kg/h) 2- Variação de tempe ratura que oco rre na massa de água contida no tanque. (7,5 0 C/h) 3- Coeficientes de eficácia do siste ma, como máquina de refrigeração e como bomba de calor . (2,4 e 1,4) Dados: h 1 = 60 Kcal/Kg h 2T = 75 Kcal/Kg h 3 = 25 Kcal/Kg C a = 1,0 Kcal/Kg.C Rendimento do compresso r: 60% 1 KW = 860 Kcal /h 19) P2 - 2sem11-noturno (3ptos) A instalação da f igura utiliza o f luido refrigerante R134a com a temperatura de 40°C na saída do condensador. Sabendo que o r efrigerant e passa pelo evaporador na te mperatura de -10°C, pe de-se: 1- Representar a instalação no dia g rama P- h. O sistema destina-se ao resfriamento de 15.000kg de á g ua de 45 ºC para 15ºC, que dev erá ser feito em 4 horas. Calcul ar a vazão de fluido refri gerante que circul a no sistema (Kg/s) (0,933Kg/s) 2- Calcular a entalpia do R134a na saída do compressor, conhecendo a potência no seu eixo de 54 K W (450KJ /Kg) 3- Verificar quais os coefici entes de eficácia do sistema, funcionando como re frigeração e como bomba de calor (2,42 e 3,42) c = 4,18 KJ/KgC ; 1Kw=860 W x1=1 e x 3=0 20) P2 - 1sem08-diurno ( 3ptos). Uma inst alação de refrigeração funciona com R134a , com carga térmica de 12.000 kcal/h. Na en trada do compressor o vapor encontra-se no estado saturado seco, na pressão de 2,0 ata e na saída, na condição ideal, a t empe ratura do refrigerante vale 90ºC.Admitindo -se que na saída do condensador o título seja zero,determinar : 1- Representar o ciclo no diagrama anex o , indicando as entalpias nos 4 pontos .(394,448,320,320 KJ/Kg) 2- A vaz ão de R134a que circula no ciclo (0,19K g/s) 3- O coe ficiente de eficácia( 1,37) 21) P2-2sem10-noturno(2,5ptos). A i nstalação da figu ra utiliz a Freon- 22, sendo as pressões na entrada e na saída do compressor, p1 =1,4Kgf/cm 2 e p2=20Kgf/cm 2 . Rep resentar a ins t alação no diagrama anexo. Cal cular: Dados:O calor do conde nsador é retirado por me io de um fluxo de 20000K g/h de água de resfriamen t o cuja te mperatura aume nta de 20 0 C para 47 0 C, calor específico da á gua=1Kcal/Kg 0 C x3=0 x1=1 1KW=860K W 1- Entalpia nos 4 pon t os conside rando o compres sor ideal (57; 72,5; 26 ; 26 Kcal/Kg) 2- Entalpia e tempe ratura real na saída do compre ssor, sabendo que seu rendimento é de 68,9%. (79,5Kca l/Kg; t=125 0 C) 3- Vazão de Freon que circula no si stema real (10093,4Kg) 4- O coeficiente de eficáci a do sistema real, funcio nando como bomba de calor (2,38) Termodinâmica \u2013 P2 -Aula C - 2 \u02dasem201 7 Professores Taís, Nancy, Tato e Bruno www.cursinhodeengenharia.com.br 10 22) P2 - 2sem10-diurno ( 2,5ptos). A instalação da f igura utiliz a uma vazão de 1000Kg/h de R134a , sendo as pressões na entrada e na saí da do compress or, p1 =1,4bar e p2=20bar. R epresentar a instalação no dia grama anex o. Calcular: Dados:Potência real do compres sor 20 K W , x 3=0 , x1=1 , 1K W =860K W 1- Entalpia nos 4 pon t os conside rando o compres sor ideal (385; 443; 300; 300 KJ/Kg) 2- Entalpia e te mperatura real na saída do compressor. (457KJ/Kg; t=85 0 C) 3- O rendimento do compressor (80,5% ) 4- O coeficiente de eficácia do siste m a de refri g eraçã o e da bomba de cal or (1,18 e 2,18) 23) P2 -2sem10-diurno (2,5ptos). A instalação da f igu ra utiliza uma vaz ão de 1000K g/h de Freon - 22 , sendo as pressões na entrada e na saída do compressor , p1=1,4K gf/ cm 2 e p2 =20Kgf/cm 2 . Rep resentar a instalação no diagrama anexo. Calcular: Dados:Potência real do compres sor 26,7K W x3=0 x1=1 1K W =860K W 1- Entalpia nos 4 pon t os conside rando o compres sor ideal (57; 72,5; 26 ; 26 Kcal/Kg) 2- Entalpia e temperatura real na saída do compressor. (79,5K cal/Kg; t=125 0 C) 3- O r endi mento do co mpressor (74%) 4- O coeficiente de eficáci a do sistema de re frigeração e da bomba de cal or (1,33 e 2,33) 24) Um sistema ideal de refrigeração f unciona com uma vazão de 3.740 Kg/h de Freon - 22 e com o comp ressor consumindo a potência de 78,3 K W . Sabendo q ue a temperatura do evaporador é de - 400 0 C, pede-se: Dados : x3=1 x1=0 1- Entalpia nos 4 pon t os da instalaçã o (25; 25; 55,5; 73,5 Kcal/Kg) 2- Calcular os calores tro cados no evaporador e no condensador. (114.070 Kcal/h; 181.390 Kca/h) 3- O coeficiente de eficáci a do sistema de re frigeração e da bomba de cal or (1,69 e 2,69) 25) sala-2sem10. Um ci clo de refrigeração ideal funciona com Freon- 22 e tem a capacidade d e resfriar 10000kg/h de água de 25ºC para 5ºC. A instalaç ão funciona com a pressão de 2 ata na entrada do compressor e de 30 ata na saí da. Dados:Calor especí f ico da água: cp = 1kcal/ kgºC Determine: 1- a vazão de freon-22 que circula na instalação (85 11 kg/h) 2- Calcular a potência do compressor ideal (173kW) 3- O fluxo de calor rejeitado pelo conde nsador (348935K cal/h) 4- O título de v apor na entrada do evaporador (54% ) 5- O coeficiente de eficáci a da instalação funcion ando como re frigerador e como bomba de calor. (1,34 e 2,34) 6- Considerando o co mpressor real, com rendimento de 82% , qual os novos valores dos ítens 2,3,e 5 ( 218,8KW; 381275Kcal/h; 1 ,1 e 2,1) 26) P2 -1sem07-diurno (3ptos) Um siste ma ideal de refrigeração funci ona com Freon- 22 , com uma carga térmica de 25.000 kcal/h. São conhecido s as tem peraturas no ev aporador -20ºC e na saí da do compressor ideal t2=110ºC. Sabendo que na entrada do compressor a condi ção é de vapor saturado se co e que na entrada da válvul a o título vale 0%, determine : 1- O diagrama P;h, com todas as entalpi as temperaturas e pressões env olvida s (h3=h4=32,h1=57,h2=73,5 e p1=p4=2,6 e p3=p2 =30ata) 2- O coeficiente de eficáci a funcionando como BC e M F ( 2,51 e 1,51) 3- A massa de re frigerante que circula na instalaçã o (1000Kg/h) 4- Se a instalação funcionasse co mo Ciclo de Carnot de refrigeração nos mesmos limites de temp erat uras e a mesma car ga térmica, qual seria a potência do compressor? (15KW)

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