Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 91
Um compressor de ar, refrigerado a água, aspira ar a e e comprimi-o até . O rendimento isotérmico é de e o compressor real tem a mesma transferência de calor que o ideal. Determine o trabalho específico no compressor e a temperatura de saída do ar.
Passo 1
Fala, galera! Vamos analisar essa questão.
Começamos extraindo algumas informações do problema. No estado inicial,
E no estado final:
O processo possui eficiência isotérmica e a transferência de calor no compressor ideal é igual aquela no compressor real. Agora vamos determinar o trabalho e a temperatura final.
Passo 2
Vamos analisar a equação de energia para esse processo:
Para o sistema isotérmico ideal, desprezando as variações de energia cinética e potencial, temos:
Então, vamos precisar calcular a transferência de calor.
Passo 3
Nós estamos analisando um compressor isotérmico ideal. Dessa forma,
Integrando,
Ou, na forma:
Como é um processo reversível:
Pela Tabela A.5, para o ar, obtemos:
Substituindo os dados:
Então,
Como a eficiência isotérmica desse compressor é de , então o trabalho específico do compressor é:
Estamos quase acabando.
Passo 4
Para calcularmos a temperatura do ar na seção de descarga do compressor, devemos voltar na equação de energia do passo 2, mas dessa vez não considerando um processo isotérmico ideal:
Modificando a equação passa ficar em função de e das temperaturas:
Substituindo os dados para encontrar a temperatura final:
Ou
E concluímos o exercício! 😉