3ª Avaliação de Termodinâmica II

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 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ 
 CENTRO DE TECNOLOGIA NOTA: _________ 
 CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 DISCIPLINA: TERMODINÂMICA II 
 PROFESSOR: ANTONIO BRUNO DE VASCONCELOS LEITÃO 
 ALUNO: _____________________________________________ 
 MATRÍCULA: _________________ DATA: ____ / _____ / _____ 
 VISTA DA PROVA: ____________________________________ 
 DATA: ____ / _____ / _____ 
 
 
3ª AVALIAÇÃO – 2020.1 
 
 
Leia com atenção: 
1. As questões deverão ser respondidas exclusivamente no espaço reservado às respostas – “Caderno de 
Respostas”. Qualquer anotação fora deste espaço será desconsiderada na correção. 
2. As respostas deverão ser escritas em letra legível. 
3. Não será esclarecida nenhuma dúvida quanto ao enunciado do problema, no que diz respeito à 
interpretação, à identificação de parâmetros físicos e geométricos, unidades, etc. 
 
 
 
1 – O refrigerante 134a é o fluido de trabalho de uma bomba de calor com ar como fonte, alimentada 
eletricamente, que mantém a temperatura interna de um edifício a 22°C por uma semana quando a 
temperatura média externa é de 5°C. Vapor saturado entra no compressor a –8°C e sai a 50°C, 10 bar. 
Líquido saturado sai do condensador a 10 bar. A vazão mássica do refrigerante é 0,2 kg/s para a 
operação em regime permanente. Determine: (2,5 pontos) 
(a) a potência do compressor, em kW. 
(b) a eficiência isentrópica do compressor. 
(c) a taxa de transferência de calor fornecida ao edifício, em kW. 
(d) o coeficiente de desempenho. 
(e) o custo total da eletricidade, em US$, para 80 horas de operação durante essa semana, 
avaliando a eletricidade em 15 centavos por kW ⋅ h. 
 
 
2 – Um sistema de refrigeração por compressão de dois evaporadores, como o que é mostrado na 
figura abaixo, utiliza refrigerante-134a como fluido de trabalho. O sistema opera com 30°F no 
evaporador 1, -29,5 °F no evaporador 2 e 160 psia no condensador. A carga de resfriamento do 
evaporador 1 é igual o dobro da carga do evaporador 2. Determine a carga de resfriamento de ambos 
os evaporadores por unidade de fluxo através do compressor, assim como o COP desse sistema. O 
refrigerante está como líquido saturado na saída do condensador e como vapor saturado na saída de 
cada evaporador, e o compressor é isentrópico. (2,5 pontos) 
 
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3 – Considere um sistema de refrigeração por compressão de vapor que utiliza o arranjo mostrado na 
figura abaixo para a compressão em dois estágios com inter-resfriamento entre os estágios. 
Refrigerante 134a é o fluido de trabalho. Vapor saturado a –30°C entra no compressor de primeiro 
estágio. A câmara de separação e o trocador de calor de contato direto operam a 4 bar, e a pressão no 
condensador é 12 bar. Correntes de líquido saturado a 12 e 4 bar entram, respectivamente, nas 
válvulas de expansão de alta e baixa pressões. Se cada compressor opera isentropicamente e se a 
capacidade frigorífica do sistema é 10 TR (35,2 kW), determine (2,5 pontos) 
(a) a potência de acionamento de cada compressor, em kW. 
(b) o coeficiente de desempenho. 
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4 – Considere um ciclo de refrigeração Brayton ideal que tem uma razão de pressão do compressor 
de 6. Na entrada do compressor, a pressão e a temperatura do ar admitido são 20 lbf/in2 (137,9 kPa) 
e 460°R (–17,6°C). A temperatura na saída da turbina é 700°R (115,7°C). Considerando uma 
capacidade frigorífica de 15 TR (52,7 kW), determine: (2,5 pontos) 
(a) a vazão mássica, em lb/min. 
(b) a potência líquida de acionamento, em Btu/min. 
(c) o coeficiente de desempenho.