Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 45
45- O compressor de um turbo alimentador automotivo é alimentado com ar a e e a pressão na seção de saída do compressor é igual a .
A temperatura do ar é diminuída, num resfriador intermediário, em e o ar é então enviado para o motor. Sabendo que a eficiência isoentrópica do compressor é igual a , determine a temperatura do ar na seção de saída do resfriador e a irreversibilidade associada ao processo de compressão-resfriamento.
Passo 1
Primeiramente vamos começar essa questão te dando um bom dia, boa tarde e um boa noite. Você bebeu bastante água? Está bem alimentado? Sim? Que bom, essa é uma ação minha para que você estude nas melhores condições possíveis 😊
Primeiramente vamos calcular a temperatura do ar que sai do refrigerador, sabendo que primeiro temos que saber quanto de temperatura sai do compressor.
Sabendo que as constantes do ar são (pela tabela )
Então:
Passo 2
Então vamos encontrar a temperatura que sai do compressor sabendo que ela opera de forma adiabática
Então substituindo os valores que a questão nos da e as que encontramos:
Bem, primeiramente eu preciso te pedir desculpas já que chegamos até aqui
Pois na real essa não é a temperatura de fato da saída do compressor, bem ela seria se tivéssemos uma turbina ideal, mas como ela não é nós devemos que levar em conta isso já que o trabalho ideal será dado por:
Passo 3
E aí o trabalho real realizado pela turbina será de:
Já que sua eficiência é de , então isso nos dará uma temperatura de saída de:
E essa é nossa temperatura real que sai da turbina o que em celsius é de
Portanto como resfriador resfria de modo a termos a menos do que na saída da turbina então a temperatura que sai do resfriador é de:
E essa é uma parte necessária que responde a questão, mas como não queremos resolver somente uma parte da questão nós vamos partir para a resolução da questão toda
Passo 4
E o que queremos agora é a irreversibilidade que rola no sistema que envolve o compressor e o resfriador apenas
E ela pode ser calculada fazendo
Resumindo tem a incompressibilidade gerada pelo compressor que é a diferença entre o trabalho real e o ideal e a do compressor, e que será dada pela entropia do ar que entra a e sai a
Estimando que a pressão em todo o resfriador é constante então:
Com a irreversibilidade do resfriador sendo de:
Considerando o processo adiabático (ou seja o calor do compressor é o mesmo do calor do resfriador)
Pois é a diferença de entropia que há entre e na tabela se você quiser interpolar os dados e ter um resultado mais preciso vai lá, então
E assim finalizamos a questão galerinha, até mais