Trabalho do Compressor (Isentrópico)
Calcula o trabalho específico de compressão num ciclo de refrigeração ideal, W = h₂ − h₁, a diferença de entalpia entre a saída e a entrada do compressor (compressão isentrópica, a entropia constante). É a energia que o compressor adiciona ao refrigerante por quilograma — a 'conta de luz' do ciclo. Junto com o efeito refrigerante, define o COP (COP = efeito refrigerante/trabalho). Informe as entalpias na saída e na entrada do compressor.
Resultado
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Trabalho do compressor (isentrópico)
No ciclo de refrigeração por compressão de vapor, o compressor é o coração — e o único componente que consome energia (a 'conta de luz' do sistema). Idealmente, a compressão é isentrópica (a entropia constante, sem perdas nem troca de calor), e o trabalho específico é simplesmente a diferença de entalpia: W = h₂ − h₁ (kJ/kg). Esse é o salto de energia que o vapor refrigerante recebe ao ser comprimido da pressão baixa do evaporador para a pressão alta do condensador. O trabalho do compressor é metade da história do COP: COP = efeito refrigerante / trabalho do compressor. Um ciclo eficiente maximiza o calor absorvido no evaporador (efeito refrigerante) e minimiza o trabalho gasto — daí a importância de não comprimir mais do que o necessário (razões de compressão moderadas) e de manter as diferenças de temperatura pequenas. Compressores reais têm eficiência isentrópica de 70–85%, gastando mais que o ideal. No diagrama pressão-entalpia (P-h), o trabalho é o segmento horizontal da linha de compressão. Informe as entalpias na saída e na entrada do compressor.
Ferramentas Relacionadas
COP de Carnot (Refrigeração)
Calcula o coeficiente de performance (COP) máximo teórico de um refrigerador, COP = Tc/(Th − Tc), com as temperaturas em kelvin, onde Tc é a temperatura da fonte fria (evaporador) e Th a da fonte quente (condensador). É o limite imposto pela 2ª lei da termodinâmica: nenhum refrigerador real pode superá-lo. Quanto menor a diferença de temperatura entre as fontes, maior o COP possível — por isso refrigerar a temperaturas muito baixas é tão custoso. Informe as temperaturas fria e quente em kelvin.
Back Work Ratio (BWR)
Calcula a razão de trabalho reverso (back work ratio, BWR) de um ciclo de potência, BWR = w_compressor ÷ w_turbina, dividindo o trabalho consumido pelo compressor (ou bomba) pelo trabalho bruto produzido pela turbina. O resultado (adimensional) mostra que fração do trabalho da turbina é reinvestida para comprimir o fluido. Em turbinas a gás (ciclo Brayton) o BWR é alto (0,4–0,6), pois comprimir gás custa caro; em ciclos Rankine a vapor é minúsculo (~0,01), pois bombear líquido é barato. Um BWR alto torna o ciclo sensível às eficiências dos componentes. Informe o trabalho do compressor e o da turbina.
Grau de Superaquecimento
Calcula o grau de superaquecimento de um sistema de refrigeração, ΔT = T_sucção − T_evaporação(saturação), o quanto o vapor refrigerante está mais quente que sua temperatura de saturação na pressão do evaporador. Um superaquecimento adequado (tipicamente 5–10 °C) garante que só vapor (sem líquido) chegue ao compressor, protegendo-o de golpe de líquido. Superaquecimento alto demais reduz a capacidade. É controlado pela válvula de expansão. Informe a temperatura de sucção e a de evaporação saturada.
Conversor Boost (Elevador)
Calcula a tensão de saída de um conversor CC-CC boost (elevador) em condução contínua, V_out = V_in ÷ (1 − D), a partir da tensão de entrada V_in e do ciclo de trabalho D (0 a 1). O resultado, em volts, é sempre maior que a entrada — o conversor boost eleva a tensão armazenando energia em um indutor e liberando-a em série com a fonte. Conforme D se aproxima de 1, a saída tende ao infinito (limitada pelas perdas reais). É usado em fontes que precisam elevar tensão (LEDs, baterias, correção de fator de potência) e em sistemas fotovoltaicos. Informe a tensão de entrada e o ciclo de trabalho.
Deslocamento Volumétrico do Compressor
Calcula o deslocamento volumétrico de um compressor alternativo, Vd = (π/4)·D²·L·n, o volume varrido pelos pistões, a partir do diâmetro do cilindro (D), do curso (L) e do número de cilindros (n). É a 'cilindrada' do compressor — o volume teórico aspirado por revolução, que, multiplicado pela rotação e pela eficiência volumétrica, dá a vazão real. Define a capacidade do compressor. Informe o diâmetro, o curso e o número de cilindros.
Eficiência do Ciclo Rankine
Calcula a eficiência térmica de um ciclo Rankine, η = (w_turbina − w_bomba) ÷ q_caldeira × 100%, dividindo o trabalho líquido (trabalho da turbina menos o consumido pela bomba) pelo calor fornecido na caldeira, todos em kJ/kg. O ciclo Rankine é a base das usinas termelétricas a vapor: a água é bombeada, aquecida e vaporizada na caldeira, expande na turbina gerando trabalho e condensa de volta. O resultado, em %, mede quanto do calor da caldeira vira trabalho útil; ciclos reais ficam em 30–45%. Informe o trabalho da turbina, o trabalho da bomba e o calor da caldeira.
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