Refrigeradores e bombas de calor de Carnot

Universidade Federal do Pará
Instituto de Tecnologia
Faculdade de Engenharia de Alimentos
Termodinâmica II aplicada a Engenharia de Alimentos
Refrigeradores
E
Bombas de calor de Carnot
Willen Silva Igreja
Belém-PA
2014
Ciclos de Potência
Uma expressão para a eficiência térmica de um sistema que percorre um ciclo de potência reversível enquanto opera entre reservatórios térmicos às temperaturas TH e TC. Isto é, η máx =1TcTh − equação ( 6.9 ) que é conhecida como eficiência de Carnot. Como as temperaturas na escala Rankine diferem das temperaturas em Kelvin apenas por um fator de 1,8, os T na Equação ( 6.9 ) podem ser em qualquer uma destas escalas de temperatura.
Recordando–se dos dois corolários de Carnot, deve ficar evidente que a eficiência dada pela Equação ( 6.9 ) é a eficiência térmica de todos os ciclos de potência reversíveis operando entre dois reservatórios às temperaturas TH e TC, e a eficiência máxima que qualquer ciclo de potência pode ter enquanto operar entre os dois reservatórios. Por inspeção, o valor da eficiência de Carnot aumenta à medida que TH aumenta e/ou TC diminui.
A Equação ( 6.9 ) é apresentada graficamente na Figura 6.11. A temperatura TC usada na construção da figura é 298 [ K ] em reconhecimento ao fato de que ciclos de potência reais acabam por descarregar energia por transferência de calor quase na mesma temperatura da atmosfera local ou da água de resfriamento retirada de um rio ou lago nas proximidades. Observe que a possibilidade de aumentar–se a eficiência térmica através da redução de TC para abaixo da temperatura do meio ambiente não é prático, uma vez que para manter TC abaixo da temperatura ambiente seria preciso um refrigerador que consumiria trabalho para operar.
A Figura 6.11 mostra que a eficiência térmica aumenta com TH. Referindo–nos ao segmento a–b da curva, onde TH e η são relativamente pequenos, podemos observar que η aumenta rapidamente à medida que TH aumenta, mostrando que nesta faixa mesmo