Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 56
Dióxido de carbono entra em um compressor adiabático a 100 kPa e 300 K a uma taxa de 0,5 kg/s e sai a 600 kPa e 450 K. Desprezando as variações de energia cinética, determine (a) a vazão volumétrica de dióxido de carbono na entrada do compressor e (b) o consumo de potência no compressor.
Passo 1
Temos que a constante dos gases do é e sua massa molar é de 44 kg/kmol.
A vazão volumétrica pode ser expressa como
Porém, não nos foi fornecido o volume específico de na entrada do compressor, mas podemos calcula-lo da seguinte maneira:
Substituindo na expressão de vazão volumétrica, temos:
Passo 2
Temos que o balanço de energia pode ser dado por:
Adotando o compressor como sistema, temos as seguintes considerações:
- O compressor opera em regime permanente, ;
- O compressor é adiabático, ;
- As variações de altura e velocidades entre as correntes são desprezíveis, .
Assim, temos que o balanço de energia para o compressor fica da seguinte maneira:
Passo 3
Nas tabelas A-20 do livro temos as propriedades dos gases ideais para o , dali, conseguimos encontrar que a entalpia específica na entrada do compressor é de e a entalpia na saída do compressor será de . Assim, substituindo os dados no nosso balanço de energia, temos:
Como dito no Passo 1, a massa molar do dióxido de carbono é de 44 kg/kmol, assim:
Resposta
Assim,
- A vazão volumétrica do dióxido de carbono na entrada do compressor é de 0,28335 .
- A potência consumida pelo compressor foi de 68,77 kW.