Um compressor adiabático comprime de água em estado de vapor saturado a 200 kPa . Na saída do compressor a água se encontra a uma pressão de 1MPa e uma temperatura de . Determine a potência deste compressor.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse problema juntos! A gente precisa encontrar a potência de um compressor que está comprimindo água em estado de vapor. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente relacionados a processos adiabáticos e entalpia. Vamos precisar das propriedades termodinâmicas da água nos estados de entrada e saída do compressor.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
  • Fluxo de massa (𝑚̇): 2 kg/s
  • Pressão de entrada (P₁): 200 kPa
  • Estado de entrada: Vapor saturado
  • Pressão de saída (P₂): 1 MPa
  • Temperatura de saída (T₂): 300°C
Como o processo é adiabático, não tem troca de calor com o ambiente (Q = 0).

Passo 3

A potência do compressor pode ser calculada usando a fórmula:
ê
Onde:
  • é o fluxo de massa
  • é a entalpia na entrada
  • é a entalpia na saída

Passo 4

Vamos encontrar as entalpias e .
Para :
Como a água está em estado de vapor saturado a 200 kPa, podemos consultar as tabelas de vapor para encontrar (entalpia do vapor saturado) nessa pressão.
Para :
A saída do compressor está a 1 MPa e 300°C, que é um estado de vapor superaquecido. Consultamos as tabelas de vapor superaquecido para esses valores.

Passo 5

Agora, substituímos os valores na fórmula da potência:
ê
ê
Como 1 kJ/s é igual a 1 kW:
ê

Resposta

A potência do compressor é aproximadamente 130 kW.

Exercícios relacionados

Um escoamento de de amônia passa por uma um trocador de calor. Na entrada a amônia possui uma pressão de 600 kPa a uma temperatura de . Deseja-se que a amônia atinja o estado de vapor saturado na saída e para isso o
trocador de calor foi projetado para ter 10m de comprimento. Se o fluido tem uma perda de pressão de 7 kPa por metro, determine a temperatura do fluido na saída e a taxa de troca de calor.
Calcule o tempo necessário para que uma membrana gelatinosa de de espessura adsorva 70 ( de álcool)/( de gel) de um determinado álcool que está presente em uma solução alcoólica de 100 ( de álcool)/(L de solução). Sabe-se que a concentração inicial do soluto é nula no gel e que м de solução/( de gel); Def .
Procurou-se secar uma monocamada de arroz com casca com ar seco a e . Verificou-se a seguinte curva de secagem:
0 20 40 60 80 100 120
0,26 0,17 0,145 0,13 0,12 0,112 0,108
onde ( ) representa a umidade do grão em base seca (kg de água/kg de sólido seco). Devido à umidade relativa do ar, a umidade de equilíbrio é ( 0,0361 ) (base seca).
Considerando o grão de geometria esférica com de diâmetro, determine o coeficiente efetivo de difusão.
Compare o resultado obtido com a equação padrão da correlação de Steffe e Singh (1982):
, em m²/h, onde T está em Kelvin.
Para a tabela a seguir, determine as propriedades que faltam e indique a fase da substancia.
Substancia Pressão <br> Temperatura <br> Entalpia <br> Entropia <br> Tí́ulo Estado
a Nitrogênio 0
b 170 40
c 30 0,3
d Amônia 7000 100
e Água 800 Vapor saturado
f R134a 0 0,5
g 800 42
h 20 200
i R 410 A 62 Liquido Saturado
j Água 200 8,0