Análise de energia para ciclos Balanço de energia para um ciclo O balanço de energia para qualquer sistema sujeito a um ciclo termodinâmico é dado...

Análise de energia para ciclos
Balanço de energia para um ciclo

O balanço de energia para qualquer sistema sujeito a um ciclo termodinâmico é dado por:

(2.39)

Qciclo e Wciclo representam quantidades líquidas de energia na forma de calor e de trabalho. Como o sistema retorna ao seu estado inicial após o ciclo, não há variação líquida de energia (Eciclo = 0)

(2.40)

A Figura 2.17 apresenta o esquema simplificado de duas classes de ciclo.
a) ciclo de potência, b) ciclo de refrigeração e bomba de calor.
Aqui deve-se prestar atenção nas setas indicadas pelo Qsai e Qentra em cada ciclo.


Ciclo de potência Ciclos de refrigeração e bomba de calor

Entra calor do corpo quente

Entra calor do corpo frio


Ciclos de potência
Qentra > Qsai

Energia oriunda de queima de combustível, de radiação solar, etc.
A energia Qsai é descarregada para a atmosfera circundante ou um corpo d’agua próximo.
A energia adicionada na forma de calor Qentra é convertida em trabalho líquido na saída Wciclo

(ver sentidos das setas)

Eficiência térmica do ciclo de potência (desempenho de um sistema que percorre um ciclo de potência)

Como a energia se conserva, a eficiência térmica de todo ciclo tem que ser menor que a unidade  < 1 (100%).


Ciclos de refrigeração e bombas de calor
Para ocorrer transferência de energia é necessária a entrada de trabalho líquido Wciclo. (ver sentido das setas)

Como Wciclo é positivo, Qsai é maior que Qentra.


Os ciclos de refrigeração e bomba de calor possuem objetivos diferentes.

O ciclo de refrigeração tem por objetivo reduzir a temperatura de um espaço refrigerado, ou manter a temperatura do interior de um espaço (domicílio, empresa) abaixo daquela do ambiente.

O objetivo da bomba de calor é manter a temperatura do interior de um espaço (domicílio, empresa) acima daquela do ambiente. Também pode ser usado para fornecer aquecimento para um processo industrial que ocorre a temperatura elevada.

Logo os coeficientes de desempenho destes ciclos são definidos de forma diferente.


Coeficiente de desempenho  para a refrigeração

Ou ainda

Para um refrigerador doméstico Qsai é descarregado para o ambiente, local onde se encontra o refrigerador.
O Wciclo é fornecido na forma de energia elétrica para alimentar o motor que aciona o refrigerador.

Coeficiente de desempenho – razão entre a quantidade de calor recebida pelo sistema percorrendo o ciclo do corpo frio, Qentra, e o trabalho líquido sobre o sistema para produzir o efeito, Wciclo.


Em um refrigerador o compartimento interno é o corpo frio, o ar ambiente em torno do refrigerador é o corpo quente.

A energia Qentra passa dos al