Trabalho-termodinamica

Na figura 1, apresentada na próxima página, são mostrados os componentes de uma bomba de calor para o aquecimento da água de uma piscina. Em regime permanente Refrigerante é admitido no compressor a p1 e T1 e é comprimido até p2 e T2. Após o compressor o refrigerante passa através do condensador onde é condensado até estado líquido a uma temperatura T3, transferindo calor à água. A entrada de água da piscina é admitida no condensador a T5 e p5, a uma vazão volumétrica de (AV)5, retornando à piscina a uma temperatura T6. O refrigerante então é expandido através de uma válvula de expansão até o estado 4. Para o fechamento do ciclo de funcionamento da bomba de calor, até as condições iniciais de pressão e temperatura (p1 e T1), o ar ambiente é admitido nas condições atmosféricas locais a p7 e T7, sendo descarregado ao ambiente a uma temperatura T8. Os valores das variáveis antes mencionadas são apresentados na Tabela 1 para cada grupo de trabalho, conforme definidos em Tabela 2. Utilizando o modelo de gás ideal par o ar e desprezando as perdas de carga no condensador e no evaporador, assim como os efeitos de energia cinética e potencial:

a) Esboce todos estados e processos para o Refrigerante nos diagramas ‘T-s’ e ‘p-h’ e determine; b) A vazão mássica de refrigerante que circula pela bomba de calor, em kg/s; c) A vazão volumétrica de ar na descarga do evaporador, em m3/s; d) O calor que sai do ciclo (Produto da bomba de calor), em kJ/s; e) O calor que entra no ciclo, em kJ/s; f) A potência consumida pelo compressor, em kW; g) O rendimento do compressor, em %; h) O coeficiente de desempenho da bomba de calor (COP); i) O coeficiente de desempenho máximo da bomba de calor (COPmáx); j) A geração de entropia em todas as componentes do ciclo (compressor, condensador, válvula e evaporador), em kW/K; k) Sugira possíveis melhoras para diminuir