Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 131
131. Refrigerante- entra em um compressor adiabático como vapor saturado a com uma vazão de , saindo a uma pressão de . Considerando que a eficiência isentrópica do compressor é de , determine (a) a temperatura do refrigerante na saída do compressor e (b) a potência consumida em . Mostre também o processo em um diagrama contendo as linhas de saturação.
Passo 1
Bora fazer mais uma questãozinha sobre entropia!
Olha só! Inicialmente, vamos analisar alguns aspectos importantes desse nosso problema...
A primeira coisa que dá pra notar logo de cara, é que este é um processo de fluxo constante, pois não há mudanças com o passar do tempo.
A segunda coisa que podemos notar, é que alterações decorrentes de energia cinética e potencial são insignificantes nesse nosso problema.
E terceiro e mais importante; o compressor é adiabático e, portanto, a transferência de calor é insignificante...
Feito esse esquemático, bora partir pro que realmente importar. Temos no nosso problema uma condição inicial que denotaremos com e uma condição final que denotaremos com .
Em , é o instante em que o gás ideal está a , prestes a passar pela compressão. Da nossa referência bibliográfica e, tiramos as seguintes propriedades...
E para o instante iremos considerar o término do processo de compressão, em que o refrigereba sai a uma pressão de ; onde temos os seguintes dados de acordo com nossa bibliografia...
Passo 2
a) E vamos pros cálculos. Primeiramente vamos usar a fórmula da relação de eficiência isotrópica abaixo em função das variáveis de entalpia que já temos...
O que nós queremos aqui é o valor das entalpia real . Por isso, vamos isolá-la...
E depois, substituir os valores numéricos que já temos...
Temos então que numa pressão de com uma entalpia final de , a temperatura do refrigerante na saída do compressor será...
Passo 3
b) Bom! Agora, vamos partir pro nosso próximo objetivo que é determinar a potência.
Com isso, primeiramente vamos determinar a vazão mássica do refrigerante.
E para fazer isso, temos que dividir a vazão fornecida pelo enunciado pelo volume específico do refrigerante que já obtivemos no .
Agora, bora partir pra análise de energia.
Olha só! Espera-se que nossoa sistema haja apenas uma entrada e apenas uma saída! Sendo assim, levando em consideração que isso seja verdade, temos que...
Isso nos diz que o fluxo de massa na entrada é igual ao de saída!
E em seguida, vamos usar a relação abaixo que já conhecemos...
Bom! Como sabemos que o compressor é adiabático e, portanto, a transferência de calor é insignificante...
Pra ter potência consumida, tem que ter uma trabalho na entrada, né não!? E como já estabelecemos anteriormente que os efeitos de energia cinética e potencial são desprezíveis...
Ou seja. Que..
Então, obtemos que...