Um certo processo industrial requer um suprimento permanente de 0,5   k g / s de ar comprimido a 500   k P a e com temperatura máxima de 30 ° C , conforme mostrado na Fig. P9.23. Esse ar deve ser fornecido por um compressor com resfriador posterior (aftercooler), a serem especificados. As condições ambientes são 100   k P a e 20 ° C . Usando um compressor reversível, determine a potência requerida para acionar o compressor e a taxa de rejeição de calor no resfriador posterior.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Nós temos os seguintes dados, fornecidos pelo enunciado

m ' = 0,5 k g s

p 1 = p o = 100   k P a

T 1 = T o = 293,15   K

O processo 1-2 é adiabático reversível e o processo 2-3 de pressão constante, com isso,

p 2 = p 3 = 500   k P a

Com isso, já temos todos os dados suficientes para responder a questão!

Passo 2

Primeiro, precisamos obter dados para capacidade de calor específico e fator de expansão isentrópico da tabela A.5:

C p 0 = 1,004 k J k g   K

k = 1,4

Devido ao fato de que o processo de 1-2 é adiabático, podemos usar a equação para esse tipo de processo para encontrar a temperatura no estado 2:

T 2 = T 1 p 2 p 1 k - 1 k

Fazendo o processo de substituição

T 2 = 293,15 500 100 0,4 1,4 = 464,3   K

Com isso podemos calcular a potência necessária para acionar o compressor de:

W c ' = m ' h 1 - h 2 = m ' C p 0 T 1 - T 2

Novamente, substituindo os termos

W c ' = 0,5 ∙ 1,004 293,15 - 464,3 = - 85,92   k W

Finalmente, a taxa de rejeição é:

Q 23 ' = m ' h 3 - h 2 = m ' C p 0 T 3 - T 2

Com isso, nós temos que

Q 23 ' = 0,5 ∙ 1,004 3 03 , 15 - 464,3 = - 84,12   k W

Resposta

W c ' = - 85,92   k W

Q 23 ' = - 84,12   k W

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