Exemplos Resolvidos Romilda

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TERMODINÂMICA E CINÉTICA AVANÇADA 
PPG - CTS 
Exemplos resolvidos 
2
o
/2017 
 
Professora: Romilda 
 
Exemplo 1: Em um sistema de refrigeração, onde o fluido de trabalho é o refrigerante, 
R-134
a
, este entra no compressor a 144,54 kPa e -10C e sai com 1000 kPa e 90C. A 
vazão do refrigerante no processo é de 0,013 kg/s e a potência consumida pelo 
compressor é de 1,2 kW. O refrigerante após sair do compressor entra em um 
condensador, resfriado com água, a 1000 kPa e 80C e sai como líquido a 964,14 kPa e 
34C. A água entra no condensador em contra corrente com o refrigerante, a 28C e sai 
com 33C. Determinar: (i) a taxa de calor transferido para o meio pelo compressor e (ii) 
a vazão de água de resfriamento no condensador. 
 
Fluxograma do processo 
 
VC 1: compressor, Sistema: fluido refrigerante R-134ª, Sistema aberto (passagem de 
matéria através das fronteiras), regime permanente 
Q1 = ? 
Entrada (E-1): TE-1= -10C e PE-1=144,54kPa=0,145MPa→ HE-1= 394 kJ/kg(Tab. A.5.2) 
Saída (S-1): TS-1= 90C e PS-1=1000kPa=1,0 MPa→ HS-1= 473 kJ/kg(Tab. A.5.2) 
Equação geral de balanço de energia para sistema aberto 
 
Considerações: não há variação de velocidades EC=0, não há diferença de altura nas 
correntes de entrada e saída Ep=0 
 
 
Substituindo os valores: Q = 2,23 KW 

 epc WQ=EEH

 eWQ=Hm
s
kJ
Q=
kg
kJ
kg
kJ
s
kg
2,1)394473(013,0 

 2 
VC 2: condensador, Sistema: fluido refrigerante R-134ª + H2O, Sistema aberto 
(passagem de matéria através das fronteiras), regime permanente 
 
Entrada (E-2): R-134ª(v), TE-2=80C e PE-2=1000 kPa=1,0MPa→HE-2=462,7 kJ/kg (Tab. 
A.5.2), 
H2O (l), TE-2=28C Hl=117,3 kJ/kg (Tab. B.5 - Felder) 
Saída (S-2): R-134ª(l), TS-12= 33C e PS-2=964,14kPa=0,964MPa → HS-2(l)= 247,7 kJ/kg 
(Tab. A.5.1) 
H2O (l): TS-2=33C Hl=138,2 kJ/kg (Tab. B.5 - Felder) 
Equação geral de balanço de energia para sistema aberto 
 
Considerações: não há variação de velocidades EC=0, não há diferença de altura nas 
correntes de entrada e saída Ep=0, não há partes móveisWe=0 e sistema 
adiabático: Q=0 (se considera que todo calor perdido pelo R-134ª vai para a H2O). 
 
 
 
Substituindo os valores: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 epc WQ=EEH
013413422 =HmHm aRaROHOH





 
)3,1172,138()7,4627,247(013,0
2 kg
kJ
kg
kJ
m=
kg
kJ
kg
kJ
s
kg
OH 

?
2
=m OH


OHm=
s
kg
2
134,0
 3 
Exemplo 2: Um inventor propõe uma máquina para operar entre uma camada de 
superfície quente do oceano a 27C e outra camada a 10C alguns metros mais abaixo. 
O inventor dia que a máquina produz 100 kW bombeando 20 kg/s de água salgada. 
Verifique: (i) se esse processo é possível de ocorrer, justifique e (ii) caso não seja, qual 
seria a condição para que esse processo ocorra? 
 
Fluxograma do processo 
 
Temperaturas absolutas: TH= 300,15K e TL= 283,15K 
Processo possível de ocorrer: eficiência () de uma máquina ideal (Carnot) 
 
 
 
Pela 1ª lei da termodinâmica: 
H2O(l) a P=cte, entrada a T= 10C → Hl= 42,0 kJ/kg (Tab. B.5) 
H2O(l) a P=cte, saída a T= 27C ≈ 28C → Hl= 117,3 kJ/kg (Tab. B.5) 
 
 
 Portanto não é possível operar nessas condições! 
 
Uma condição possível se 
 
 
 Wmax= 91,5 kJ/s 
 
 
 
 
 
H
L
H T
T
Q
W
= 

1
057,01 
H
L
T
T
=
s
kJskJ
T
T
W
=Q
H
L
H 4,1754
15,300
15,283
1
/100
1





WQHm H 

HQ
s
kJ
s
kJ
kg
kJ
kg
kJ
s
kg
WHm 

1606100)0,423,117(20
062,0
/1606
/100

skJ
skJ
=real
s
kJ
W
=
1606
057,0 max