Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 61
61 Um compressor de ar é utilizado para encher um tanque que apresenta volume interno igual a 200 litros. Inicialmente, o tanque está evacuado e a pressão final do processo de enchimento é 5 MPa. Sabendo que o compressor é alimentado com ar a 17°C e 100 kPa e que sua eficiência isoentrópica é 80%, determine o trabalho envolvido na operação de enchimento do tanque e a variação de disponibilidade do ar.
Passo 1
Opaaa... vamos?
A ideia aqui é a gente calcular primeiro o trabalho reversível e depois usar a eficiência isentrópica pra achar o trabalho real e ir fazendo de trás pra frente.
Nessa questão vamos usar a equação da energia:
(repara que no estado 1 temos a entalpia porque é um ar “entrando” e no estado 2 temos a energia interna porque é o que já está dentro do compressor)
Da equação de entropia a gente tira que:
Mas vamos usar:
E pra achar o trabalho real:
E pra calcular a variação de disponibilidade:
Ahhh... e vamos precisar da lei dos gases também:
Passo 2
No estado 1, usando a tabela A.7:
Já vamos começar calculando o volume específico:
E pegando na tabela:
- entalpia específica:
- entropia específica padrão:
Passo 3
No estado 2...
A gente pode calcular a entropia específica padrão:
E olhar lá na tabela em qual linha tem esse valor, mas vamos precisar interpolar:
- pra temperatura:
- pra energia interna específica:
E calculando o trabalho, então:
Passo 4
Agora a gente calcular o trabalho real:
Aí calculando a energia interna específica real:
E aí voltamos na tabela pra procurar a linha que tem essa energia interna aí, mas vamos precisar interpolar:
- pra temperatura:
- pra entropia específica de formação:
Passo 5
Nesse novo estado 2, que é o real...
Vamos calcular o volume específico:
E calculando a massa:
Passo 6
Agora acho que já temos tudo, né...
Calculando o trabalho:
E calculando a variação de disponibilidade:
E acabamos... ufaaa.. essa foi daquelas grandes, mas não desanima não.
Vamos pra próxima...