Enunciado

Um compressor é utilizado para comprimir vapor d’água saturado a 1   M P a até a pressão de 17,5   M P a . Sabendo que a temperatura na seção de saída do compressor é 650   ° C , determine a irreversibilidade e a eficiência baseada na segunda lei da termodinâmica deste processo.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem?

Pra essa questão queremos determinar a irreversibilidade e a eficiência baseada na segunda lei da termodinâmica a partir do processo realizado pelo compressor.

A irreversibilidade é dada pela seguinte equação:

i = T 0 s 2 - s 1

E a eficiência baseada na segunda lei é dada por:

η I I = w r e v w c

Onde w r e v é o trabalho reversível e w c o trabalho real de compressão.

Temos que descobrir as propriedades de entropia e entalpia dos dois estados para realizarmos os cálculos.

No estado 1 , temos vapor d’água saturado a 1   M P a . Analisando a tabela B.1.2, temos que:

h 1 = 2778,1   k J / k g

s 1 = 6,5864   k J / k g K

No estado 2 , temos vapor d’água superaquecido a 17,5   M P a e 650 ° C . Da tabela B.1.3, temos:

h 2 = 3693,9   k J / k g

s 2 = 6,7356   k J / k g K

Passo 2

Como já temos os dados retirados das tabelas de propriedades, vamos aos cálculos.

Como T 0 = 29 8   K é a temperatura ambiente, temos que:

i = 298 6,7356 - 6,5864

i = 44,462   k J / k g

O trabalho real realizado vale:

- w c = h 2 - h 1

- w c = 3693,9 - 2778,1

- w c = 915,8   k J / k g

Podemos então calcular o trabalho reversível:

w r e v = i + w c

w r e v = 44,462 - 915,8

w r e v = - 871,34   k J / k g

Passo 3

Como já temos todas as parcelas necessárias, vamos só aplicar na equação da eficiência para obter seu valor:

η I I = w r e v w c

η I I = - 871,34 - 915,8

η I I = 0,9515

Portanto, concluímos que a eficiência da segunda lei vale:

η I I = 95,15 %

Resposta

i = 44,462   k J / k g

η I I = 95,15 %

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