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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 69

Ar a 101   k P a   e   27   ° C é comprimido por um compressor até 400   k P a e 220   ° C a uma taxa de 0,15   k g / s . Desprezando as variações das energias cinética e potencial e considerando a vizinhança a 25   ° C , determine o consumo de potência reversível para esse processo.

Passo 1

Vamos lá galera!! Primeiro temos que o ar é comprimido regularmente por um compressor de um estado especificado para outro estado especificado. Logo, temos que o servar que a potência reversível deve ser determinada. Pra essa questão, assumiremos que o ar é um gás ideal com aquecedores específicos variáveis. Também temos que as mudanças cinéticas e potenciais de energia são insignificantes.

Passo 2

Passando para as propriedades das coisas, temos que a constante de gás do ar é R = 0,287   k J / k g . K (Tabela A-1). Da tabela de ar (Tabela A-17)

T 1 = 300   K → h 1 = 300.19 k J k g ,     s 1 ° = 1.702   k J / k g   ⋅ k

T 2 = 493   K → h 2 = 495.82 k J k g ,     s 2 ° = 2.20499   k J / k g ⋅ K

Passo 3

Analisando, a entrada de potência reversível (ou mínima) é determinada a partir da forma de taxa do balanço de esforço aplicado no compressor e estabelecendo o termo de destruição de esforço igual a zero,

X i n = X o u t

m ψ 1 + W r e v = m ψ 2

W r e v = m ψ 2 - ψ 1 = m [ h 2 - h 1 - T 0 s 2 - s 1 + Δ k e 0 + Δ p e 0 ]

Onde,

s 2 - s 1 = s 2 ° - s 1 ° - R ln ⁡ P 2 P 1

= 2.205 - 1.702 k J k g ⋅ K - 0.287 k J k g ⋅ K l n 400 k P a 101 k P a

= 0.1080 k J k g ⋅ K

Substituindo isso tudo (UFA!) temos que:

W r e v = 0.15 k g s 495.82 - 300.19 k J k g - 298 K 0.108 k J k g ⋅ K = 24.5   k W

Resposta

W r e v = 24.5   k W

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