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

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.

Exercícios relacionados

2- Um tanque de oxigênio comprimido para corte à chama deve ter 10 kg de oxigênio à pressão de . Qual deve ser o volume do tanque?
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 temperatura na saida do compressor
4- Converta
(a) 1 Pa para
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 taxa de troca de calor com o meio