Exercícios sugeridos para Ciclos de Refrigeração 11-13 (Cengel 7ºed) - Um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor que utiliza refrigerante R134a como fluido de trabalho mantém um condensador a 1000 kpa e o evaporador a 4ºC. Determine o COP desse sistema e a potência necessária para atender uma carga de resfriamento de 400 kw (6,456) 11-26 (Cengel 7ºed) - Um refrigerador utiliza refrigerante R134a como fluido de trabalho e opera no ciclo de refrigeração por compressão de vapor. As pressões do evaporador e do condensador são 200 kpa e 1400 kpa, respectivamente. A eficiência isentrópica do compressor é de 88%. O refrigerante entra no compressor a uma taxa de 0,025 kg/s superaquecido em 10,1ºC e sai do condensador sub resfriado a 4,4ºC. Determine, a taxa de resfriamento fornecida através do evaporador, a potência fornecida e o COP. (3,318 kw; -1,217 kw; 2,726) 11-122 (Van Wylen 6ºed) A figura abaixo mostra o esboço de um refrigerador, que opera com R22, e é acionado por um motor térmico que utiliza gás natural como combustível. O rendimento térmico do motor é igual a 25%. O ciclo utilizado no refrigerador é o padrão e o R-22 condensa a 40ºC. Sabendo que o refrigerante evapora a -20ºC, determine as duas transferências de calor, por quilograma de R22, no ciclo de refrigeração. Qual é a relação entre QL e Q1? (0,79) 11-125 (Van Wylen 6ºed) - Considere uma bomba de calor ideal onde a temperatura do condensador e no evaporador são respectivamente, iguais a 50ºC e 0ºC. Determine o coeficiente de eficácia dessa bomba de calor para os seguintes fluidos: R-12, R-22 e amônia. (5,203; 5,138; 5,43)
11-137 (Van Wylen 6ºed) - Um trocador de calor pode ser incorporado a um ciclopadrão de refrigeração a ar do modo indicado na figura abaixo. Admita que os processos de compressão e expansão são adiabáticos e reversíveis. Nestas condições, determine o coeficiente de eficácia deste ciclo. (0,573) 11-165 (Van Wylen 6ºed) - Uma maneira de melhorar o desempenho de um ciclo de refrigeração, que opera num grande intervalor de temperatura, consiste na utilização de um compressor de dois estágios. Considere o sistema ideal de refrigeração deste tipo, mostrado na figura abaixo, que utiliza R12 como fluido de trabalho. Líquido saturado sai do condensador a 40ºC e é estrangulado até -20ºC. O líquido e o vapor, a esta temperatura, são separados e o líquido é estrangulado até a temperatura do evaporador (-70ºC). O vapor que sai do evaporador é comprimido até a pressão de saturação correspondente a -20ºC. Após esta operação, ele é misturado com o vapor que sai da câmara de evaporação instantânea. Pode-se admitir que, tanto a câmara de evaporação instantânea e de mistura, estejam isoladas termicamente de modo a impedir qualquer transferência de calor ao ambiente. O vapor que deixa a câmara de mistura é comprimido, no segundo estágio do compressor, até a pressão de saturação correspondente a temperatura do condensador (40ºC). Nestas condições, determine: a) o coeficiente de eficácia deste ciclo; b) o coeficiente de eficácia de um ciclo ideal de refrigeração simples, que opera entre as mesmas temperaturas do condensador e do evaporador da unidade de compressão. (a) 1,431; b) 0,9627)
10-31 (Moran & Shapiro 4ºed) A figura abaixo mostra um diagrama esquemático de um sistema de refrigeração por compressor de vapor com dois evaporadores utilizando fluido refrigerante por compressão de vapor com dois evaporadores utilizando Refrigerante R134a como fluido de trabalho. Esse arranjo e utilizado para se obter refrigeração a duas temperaturas distintas e com um único compressor e um único condensador. O evaporador de baixa temperatura opera a -18ºC e com vapor saturado na sua saída, possuindo uma capacidade frigorifica de 10,53 kw. O evaporador de alta temperatura produz vapor saturado a 320 kpa na sua saída e possui uma capacidade frigorifica de 7 kw. A compressão, até uma pressão do condensador de 1000 kpa, é isentrópica. Não existem quedas de pressão significativas nos escoamentos ao longo do condensador e dos dois evaporadores, e o refrigerante deixa o condensador como líquido saturado a 1000 kpa. Calcule: a) a vazão mássica do refrigerante em cada evaporador, em kg/min. b) a potência de acionamento do compressor, kw; c) a taxa de transferência de calor do refrigerante que escoa pelo condensador, em kw. (a) 4,775 kg/min; 2,905 kg/min; b) -5,31 kw; c) -22,84 kw)
10-32 (Moran & Shapiro 4ºed) - Um ciclo de refrigeração ideal é modificado de modo a incluir um trocador de calor contracorrente, conforme mostrado na figura abaixo. O refrigerante é o R134a deixa o evaporador como vapor saturado a 140 kpa e é aquecido a uma pressão constante a 20ºC, antes de entrar no compressor. Seguindo-se uma compressão isentrópica a 1200 kpa, o refrigerante passa pelo condensador, saindo a 44ºC e 1200 kpa. O líquido passa então pelo trocador de calor, entrando na válvula de expansão a 1200 kpa. Se a vazão mássica do refrigerante for de 6 kg/min, determine a) capacidade de refrigeração, em kw e TR (15,71 kw; 4,464 TR) b) potência de acionamento, em kw (-5,352 kw) c) o coeficiente de desempenho (2,936)
10-41 (Moran & Shapiro 4ºed) - A figura abaixo mostra esquematicamente um sistema de bomba de calor residencial operando em regime permanente. O refrigerante R22 circula pelos componentes do sistema, e os dados para propriedades nos estados numerados são fornecidos na figura. O compressor opera adiabaticamente. Variações de energia cinética e potencial, juntamente com variações de pressão das correntes pelo condensador e evaporador são desprezíveis. Determine a) potência necessária ao compressor; b) a eficiência isentrópica do compressor; c) o coeficiente de desempenho deste sistema. (a) -3,133 kw; b) 0,798; c) 4,808)
10-28 (Kroos & Potter 1ºed) O ar de entrada de um motor a jato é desviado para um sistema de ar condicionado de gás ideal a 100 kpa e -20ºC, como mostrado na figura abaixo. O ar sai do compressor a 600 kpa. O ar entra na turbina a 25ºC. Determine a menor temperatura do ciclo e o coeficiente de eficácia deste ciclo. Para uma carga de resfriamento da cabine do avião de 3 000 kj/min, qual a vazão de ar necessária. (-94,61ºC; 1,494; 0,6684 kg/s) 9-95 (Van Wylen 8ºed) - Um sistema de ar-condicionado no aeroporto de Timbuktu no Mali, utiliza o refrigerante R134a e as pressões nas seções de alimentação e descarga do compressor são iguais a 200 kpa e 1800 kpa. O sistema de ar condicionado deve resfriar o ar externo do deserto de 45ºC para 15ºC. Determine o coeficiente de eficácia para esse ciclo. Esse sistema funcionara nestas condições? (2,19)