Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 176
Compare o trabalho necessário para comprimir vapor d’água em regime permanente isentropicamente até 3MPa a partir do estado de vapor saturado a 0,1 MPa com o trabalho necessário para bombear água líquida isentropicamente até 3 MPa a partir do estado de líquido saturado a 0,1 MPa, ambos em kJ por kg de água escoando através do equipamento. Os efeitos das energias cinética e potencial podem ser ignorados.
Passo 1
Faaaaaaala galera!!! Vamos começar mais um questão sobre bombas! Bacana né?
Vamos começar organizando organizando algumas hipóteses para prosseguirmos com os cálculos:
1 – Em cada situação o volume de controle escolhido inclui o equipamento utilizado, uma entrada de água e uma saída de água.
2 – O processo ocorre em regime permanente.
3 – Os efeitos da energia potencial e cinética podem ser desprezados e para o volume de controle =0.
Vamos organizar também os dados fornecidos!
Agora vamos para os cálculos!
Passo 2
Pela hipótese 3, o balanço de energia fica da seguinte forma para ambos os sistemas:
Mas quem são essas entalpias para cada processos nos 2 equipamentos?
Passo 3
Para compressor, vamos utilizar a Tabela A-4 e pegar as informações do vapor de água nas pressões 0,1MPa para o estado 1 e 3 MPa para o estado 2:
Então substituindo na formula do trabalho:
Beleza! Vamos ver agora a bomba!
Passo 4
Para a bomba o estado 1 vamos consultar a tabela A-3 na pressão de 0,1 Mpa e para o estado 2 vamos utilizar a Tabela A-5 na pressão de 3MPa, pois a água vai passar para o estado de vapor!
Substituindo na equação do trabalho ficamos com:
O trabalho necessário a ser feito pelo compressor é muito maior que o feito pela bomba!