Lista 2

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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
DEM 1023 – REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO
Lista de Exercícios Nº 2:
Um ciclo de refrigeração de Carnot retira calor de um reservatório térmico a -12ºC e o rejeita para um reservatório a +40ºC.
Calcule o coeficiente de performance (COP) desse ciclo de refrigeração;
Qual é a potência necessária se o ciclo retira 15 kW à temperatura de -12ºC?
Qual é o fator de eficácia (COP) da bomba de calor operando entre as mesmas temperaturas do ciclo de refrigeração acima?
Qual o fluxo de calor rejeitado à temperatura de +40ºC, se a bomba de calor retira 15 kW à temperatura de -12ºC?
Faça um diagrama esquemático de um ciclo padrão de compressão de vapor operando com refrigerante R-22, para uma temperatura de evaporação de -5ºC e uma condensação de +30ºC, e calcule:
O trabalho de compressão;
O efeito de refrigeração;
O calor rejeitado no condensador;
O coeficiente de performance (COP).
Um sistema frigorífico, operando com R-22, deve apresentar uma capacidade de refrigeração de 80 kW. O ciclo é o padrão de compressão de vapor, com temperatura de evaporação de -8ºC e de condensação de +42ºC.
Determine a vazão em volume de refrigerante, em metros cúbicos por segundo, referida à aspiração do compressor;
Calcule a potência necessária para o compressor;
Qual a fração de vapor na mistura, na entrada do evaporador, expressa em razão de massa e em volume?
Compare os coeficientes de performance (COP) de ciclos de refrigeração com compressão úmida e seca: admitir que o fluido de trabalho seja amônia (NH3), temperatura de evaporação de -20ºC e de condensação de +30ºC, que as compressões sejam isentrópicas e que o líquido deixe o condensador no estado saturado. No ciclo de compressão úmida o refrigerante deixa o compressor no estado de vapor saturado.
Um dispositivo de estrangulamento é universalmente usado no ciclo de compressão de vapor para reduzir a pressão do refrigerante líquido.
Determine a porcentagem de economia de trabalho líquido do ciclo, por quilograma de refrigerante, se um motor de expansão fosse usado para expandir, isentrópicamente, refrigerante R-22, do estado de liquido saturado a +35ºC até a temperatura de evaporação de 0ºC. Admita que a compressão seja entre os estados de vapor saturado a 0ºC até a pressão de condensação correspondente à temperatura de +35ºC.
Calcule o aumento no efeito de refrigeração, em kJ/kg, como resultado da utilização desse motor de expansão.
Um sistema de compressão de vapor, usando R-22, utiliza um trocador de calor entre o gás de aspiração e o líquido, o qual aquece o vapor saturado do evaporador de -10ºC a +5ºC com líquido do condensador a +30ºC. A compressão é isentrópica para os casos a seguir:
Calcule o coeficiente de performance (COP) do sistema sem trocador de calor, com temperatura de condensação de +30ºC e temperatura de evaporação de -10ºC;
Calcule o COP do sistema com trocador de calor;
Qual a capacidade de refrigeração do sistema sem trocador de calor se o compressor bombeia 12,0 L/s, referidos ao estado do vapor na aspiração do compressor;
Qual a capacidade de refrigeração do sistema com trocador de calor, para um compressor com a mesma capacidade do caso ?