Vapor de água saturado seco a uma pressão de
passa por um compressor ideal a uma vazão mássica de
, e sai a uma pressão de
. Logo depois passa por um trocador de calor operando à pressão constante até atingir um título de 0,3 . Considerando todos os processos reversíveis, determine:
A potência do compressor
A potência do compressor
Passo 1
Beleza, vamos lá! O que a gente tem aqui é um problema de termodinâmica envolvendo vapor de água. A questão fala sobre vapor de água saturado seco a uma certa pressão que passa por um compressor ideal e depois por um trocador de calor. Nosso objetivo é descobrir qual é a potência que o compressor está consumindo. Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos como propriedades do vapor de água, processos isentrópicos (que são processos reversíveis e adiabáticos) e como calcular a potência de um compressor usando essas informações.
Passo 2
Primeiro, vamos analisar as condições iniciais do vapor de água antes de entrar no compressor. Sabemos que ele é vapor saturado seco a uma pressão de
. “Saturado seco” significa que o vapor está no ponto de saturação, ou seja, está prestes a se condensar, mas ainda não se condensou. Para encontrar a entalpia específica (
) desse vapor, consultamos as tabelas de vapor de água.
Consultando uma tabela de vapor, vemos que para
:
- Temperatura de saturação (
) ≈ - Entalpia específica do vapor saturado seco (
) ≈
Então,
.
Passo 3
Agora, o vapor passa por um compressor ideal de pressão
(que é 200 kPa). Como o compressor é ideal e estamos considerando processos reversíveis (isentrópicos), a entropia do vapor permanece constante durante a compressão (
).
Para encontrar a entalpia após a compressão (
), vamos usar o fato de que o processo é isentrópico. Consultando novamente a tabela de vapor para
e assumindo que o processo é ideal (adiabático e reversível), encontramos o valor de
correspondente.
Na tabela de vapor para
:
- Entalpia específica do vapor saturado seco (
) ≈ - Entalpia específica do líquido saturado (
) ≈ - Entalpia de vaporização (
) ≈ - Entropia específica do vapor saturado seco (
) ≈
Como o processo é isentrópico,
a
. Portanto,
a
, que é aproximadamente
.
Passo 4
Agora que temos
e
, podemos calcular a potência do compressor usando a fórmula:
Onde:
-
é a potência do compressor, -
é a vazão mássica ( ), -
é a variação de entalpia.
Substituindo os valores:
Resposta
A potência do compressor é de 348 kW.
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Vapor de água saturado seco a uma pressão de
passa por um compressor ideal a uma vazão mássica de
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. Logo depois passa por um trocador de calor operando à pressão constante até atingir um título de 0,3 . Considerando todos os processos reversíveis, determine:
A temperatura na saida do compressor
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4- Converta
(a) 1 Pa para
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passa por um compressor ideal a uma vazão mássica de
, e sai a uma pressão de
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A taxa de troca de calor com o meio
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