Ar a 60 ∘ F 15 , 6 ∘ C , 14.7 l b f / i 0 2 ( 101,4 k P a ) e 75 % de umidade relativa cntra em um compressor isolado que opera em regime permanente e é comprimido até 100 lbf/in   2 ( 689,5 k P a ) . A eficiência isentrópica do compressor é η c .

(a) Para η c = 0,8 , determine a temperatura, c m   ∘ R , para o ar de saída, e 0 aporte de trabalho necessário e a destruição de exergia, cada qual em Btu por lbm do ar seco corrente. Use T 0 = 520 ∘ R 15 , 7 ∘ C .(b) Represente graficamente cada variável determinada no item (a) versus η t variando de 0.7 a 1,0 .

Passo 1

Conhecido: Os dados operacionais em estado estacionário são fornecidos para um compressor que manipula ar úmido

ENCONTRAR: Determine (a) a umidade relativa na saída, (b) a entrada de energia, e

(c) a taxa de produção de entropia.

Esquemas e dados fornecidos

Passo 2

PREMISSAS: (1) O volume de controle mostrado está em estado estacionário, (2) Para o volume de controle Q ˙CV = 0 e os efeitos cinética / energia potencial são desprezíveis. (3) O ar úmido segue os princípios de textura de gás ideal.

ANÁLISE: Como as pressões parciais são apenas pequenas frações de uma barra em magnitude, o estado final em uma compressão de adiante estaria muito longe do vapor para eliminar o curso da condensação.

(a) taxa da massa de balanço que reduz para m ˙ a 1 = m 1 = m ˙ v 1 = m ˙ 2 ,   o r   ω 2 = ω 1 .

( . 622 ) P v 1 P 1 - P v 1 = ( 0.622 ) p 12 P 2 - P v 2 ⇒ P 12 P 2 = P 1 P 1 ⇒ P v 2 = ϕ 1 P g T 1 P 2 P 1 = 6.85 ) ( 0.02339 ) 2 1.05 = 0.0379   b a r

Consequentemente Φ 2 = P 12 / P g T 2 = 0.0379 / 1.014 = 0.037 ( 3.7 % )

(b) reduzindo a taxa de energia de balanço depois do rearranjo

w ˙ c r = m ˙ a h a + ω h v 1 - h a + ω h v 2 = m ˙ a h a 1 - h a z + ω - h 11 - h v 2

Passo 3

Em que m ˙ a = ( A V ) 1 V a 1 = ( A v ) 1 R → M a T P a 1 = 0.3 m 3 / s ( 1.05 - 0.0199 ) × 10 5 H / m 2 8314 29 N i m k g ⋅ k ( 293 k ) = 0.368 k g ( a ) / s

ω = . 622 p v 1 P i - P v 1 = . 622 ( 0.0194 ) 1.0301 = 0.012 k g ( v ) / k g ( a )

© uma taxa de balanço de entropia reduz para

σ ˙ c v = m ˙ a [ s a 2 - S a 1 + ω s v 2 - s v ]

= m a ⁡ [ [ S a ∘ T 2 - s ∘ τ 1 - - R _ M a l n ⁡ p a 2 P a 1 ] + ω [ S v ∘ T 2 - S V 0 T 1 - R _ M 2 l n ⁡ P r 2 P V i ] ]

σ ˙ c V = 0.368 [ 1.921 - 1.678 - 8.314 29 l n ⁡ 2.00 1.05 + 0.012 196 ⋅ 284 - 188.139 - 8.314 l n ⁡ 2 , % , o 5 18

= 0.368 [ 0.058 + 0.012 [ 0,155 ] ]

= 0.022 k J / s K = 0.022 k W K

As partes (b) e (C) também podem ser salvas com base em calores especiais constantes Cpa, Cpν avaliados na temperatura média, por exemplo.

Resposta

0.022 k W K

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