exercícios propostos

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1 - Um ciclo de refrigeração por compressão de vapor ideal opera em regime 
permanente usando R - 134a como fluido de trabalho. O vapor saturado entra no 
compressor a 10°C e o líquido saturado deixa o condensador a 28°C. A vazão mássica 
é 5 kg/min. 
Determine: 
a) a potência do compressor, em kW. 
b) a capacidade frigorífica, em TR. 
c) o coeficiente de desempenho. 
 
2 - Um ciclo de refrigeração por compressão de vapor ideal opera em regime 
permanente usando R - 134a como fluido de trabalho. O vapor saturado entra no 
compressor a 1,6 bar e o líquido saturado deixa o condensador a 9 bar. A vazão mássica 
é 5 kg/min. 
Determine: 
a) a potência do compressor, em kW. 
b) a capacidade frigorífica, em TR. 
c) o coeficiente de desempenho. 
 
3 - Modifique o ciclo do problema anterior, para que o compressor possua uma eficiência 
isentrópica de 80%, e considere que a temperatura do líquido na saída do condensador é 
de 32ºC. Para esse ciclo modificado, determine: 
a) a potência de acionamento do compressor, em kW. 
b) a capacidade frigorífica, em TR. 
c) o coeficiente de desempenho. 
 
4 - No projeto de um refrigerador, o ciclo proposto prevê a utilização de refrigerante R- 
12, que é admitido no compressor como vapor superaquecido a 0,18 MPa e -10ºC, 
sendo descarregado a 0,7 MPa e 50ºC. O refrigerante é então resfriado no condensador 
até 24ºC e 0,65MPa, sendo posteriormente expandido até 0,15 MPa. A carga térmica de 
projeto do refrigerador é de 6,0 kW. Despreze a perda de carga e a transferência de 
calor nas linhas de conexão entre os elementos do refrigerador. 
a) Esboce em um diagrama Temperatura-Entropia o ciclo proposto, indicando sua 
posição relativa à curva de saturação, com base no esquema apresentado na figura 
abaixo. 
b) Calcule a vazão mássica, em kg/s, de refrigerante necessária para atender à carga 
térmica de projeto. 
c) Calcule a potência requerida pelo compressor, em kW, e analise a necessidade de se 
utilizar o superaquecimento do refrigerante admitido no compressor. 
d) Estuda-se o uso do refrigerante R-134 como forma de adequar o equipamento à 
legislação ambiental de outros países e possibilitar a sua exportação. Explique os efeitos 
ambientais de refrigerantes halogenados, como o R-12. 
 
 
 
 
5 - Considere um sistema de refrigeração padrão operando com fluido refrigerante R12 e 
com temperatura de condensação de 42 °C e temperatura de evaporação de –12 °C. 
Calcule o Coeficiente de Performance. Considere o ponto 1 a saída do vapor saturado 
seco do evaporador e o ponto 3 como o ponto de saída do condensador. 
 
6 – Considere um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor em que R-12 é o 
fluido de trabalho. Vapor saturado entra no compressor a 20°C e líquido saturado deixa o 
condensador a 40°C. A vazão mássica do refrigerante é 0,008 Kg/s. Determine: 
a) A potencia consumida pelo compressor 
b) A capacidade de rrefrigeração 
c) O coeficiente de eficácia 
d) O coeficiente de eficácia de um ciclo de refrigeração de Carnot operando entre 40 
e 20°C 
 
7 - Altere as condições de operação do ciclo anterior, admitindo que vapor saturado entra 
no compressor a 12°C e líquido saturado deixa o condensador a 1,4 MPa. Determine 
para essas condições os novos valores de: 
a) A potencia consumida pelo compressor 
b) A capacidade de rrefrigeração 
c) O coeficiente de eficácia 
d) Qual o novo valor da potencia do compressor se seu rendimento isentrópico fosse 
80% 
 
8 – Considere um sistema de refrigeração por compressão de vapor com dois 
evaporadores, operando com R-12. O evaporador de baixa temperatura opera a -18°C 
com vapor saturado em sua saída e com uma capacidade de refrigeração de 3 TR. O 
evaporador de temperatura mais alta gera vapor saturado a 3,2 bar em sua saída e tem 
capacidade de refrigeração de 2 TR. A compressão é isentrópica, sendo a pressão de 
descarga do compressor de 10 bar. Desprezando a perda de carga nas linhas de 
refrigerante e sabendo que o refrigerante deixa o condensador como liquido saturado a 
10bar, determine: 
 
 
a) A vazão mássica de refrigerante em cada evaporador 
b) A potencia do compressor 
c) A taxa de calor rejeitada no condensador 
 
9 – Uma torre de resfriamento é um equipamento no qual ar resfria água previamente 
borrifada. Se 15 m³/s de ar a 35°C de temperatura de bulbo seco e 24°C de temperatura 
de bulbo úmido a uma pressão atmosférica de 101 kPa adentram uma torre deixando-a 
saturado a 31°C, 
a) Até que temperatura essa corrente de ar pode resfriar agua borrifada a 38°C com 
vazão de 20 kg/s? 
b) Quantos kg/s de agua devem ser fornecidos para compensar a agua que se 
evapora? 
 
10 - Considere que uma torre de arrefecimento opere com uma vazão de 2000 litros de 
água por hora e que o diferencial de temperatura de sua entrada e saída seja de 7°C. 
Calcule qual a capacidade da torre de arrefecimento em TR. (1TR = 3,517kW) 
(cag=4,186kJ/kg°C) 
 
11 - O ar de uma sala atravessa uma serpentina de resfriamento e desumidificação 
(SRD). Calcule qual a capacidade da SRD se a condição de entrada foi de TBS = 30°C e 
UR de 50% e a de saída foi de 20°C e UR de 40%. A vazão do ar que atravessou a 
serpentina foi de 7200m3/h. 
 
12 - Um fluxo de 4800 m3/h de ar a temperatura de 30°C e UR de 50% é misturado com 
um fluxo de 10800m3/h de ar a uma temperatura de 20°C e UR de 50%. Calcule qual a 
temperatura e a entalpia final da mistura do ar. Considere a densidade do ar como sendo 
1,2 m3/kg. 
 
13 - Uma vazão de 6400m3/h de ar atravessa uma serpentina elétrica que libera 12kW 
de potência de aquecimento. Se a temperatura de entrada do ar foi de 15°C e UR de 
50%, calcule qual a TBS final e qual entalpia do ar na saída? Considere que a densidade 
do ar na entrada da serpentina é de 1,225 m3/kg. 
 
14 - Um jato de ar a uma temperatura de 18°C passa dentro de um duto não isolado 
através de um ambiente a TBS de 32°C e umidade relativa de 60%. Nestas condições 
haverá condensação sobre o duto? 
 
15 – 3,5 m³/s de ar a 27°C de temperatura de bulbo seco e 50% de umidade relativa, a 
pressão atmosférica padrão adentram uma unidade de condicionamento de ar. O ar 
deixa essa unidade com uma temperatura de bulbo seco de 13°C e umidade relativa de 
90%. Usando as propriedades extraídas da carta psicrométrica determine: 
a) O efeito frigorífico em kw 
b) A taxa de remoção de água do ar 
 
16 – Em um sistema de ar condicionado uma corrente de ar externo é misturada a outra 
de ar de retorno a pressão atmosférica de 101 KPa. A vazão de ar externo é de 2 kg/s e 
suas temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido são iguais a 35°C e 25°C. O ar de 
retorno a 24°C e 50% de umidade relativa, apresenta uma vazão de 3 kg/s. Determine: 
a) A entalpia da mistura 
b) A umidade absoluta da mistura 
c) A temperatura de bulbo seco a partir das propriedades determinadas