Ar a (101,3 kPa) e 60°F(15.6°C) entra em um compressor operando em regime permanente, onde é comprimido até uma pressão de (1,0 MPa). Conforme o ar passa ao longo do compressor ele é resfriado a uma taxa de 10 Btu por libra (23,3 Kj/kg) de ar pela água que circula no invólucro do compressor. A vazão volumétrica do ar na entrada é de , e a potência de acionamento do compressor é 700 hp (522,0 kW). Considere que o ar se comporta como um gás ideal, que não há perdas de calor e que os efeitos das energias cinética e potencial podem ser desprezados. Determine (a) a vazão mássica do ar, em lb/s, e (b) a temperatura do ar na saída do compressor, em °F.

Obtenha o peso molecular do ar da Tabela A-1E, “Pesos atômicos ou moleculares e de propriedades críticas de alguns elementos e compostos selecionados” no livro texto.

A massa molar do ar é de

Substituindo

Portanto, a taxa de fluxo de massa de ar através do compressor é de

(b) aplique a equação de equilíbrio da taxa de energia em estado estacionário ao compresso negligenciando os efeitos cinéticos e potenciais da seguinte maneira:

Para resolver a temperatura de saída, devemos encontrar a entalpia de saída , Sendo assim

Obtenha a entalpia do ar na tabela A-22E “Propriedades do gás ideal do ar” no livro texto

Substituindo na equação (2)

A entalpia calculada no estado 2 está entre 800°R E 820°R. Portanto, interpole o valor para obter a temperatura no estado 2.

Da tabela A-22E, “Propriedades ideais do gás do ar”, podemos interpolar como:

Portanto, a temperatura do ar de saída do compresso é de