Dióxido de carbono modelado como um gás ideal escoa através do compressor e do trocador de calor ilustrado na Fig. P4.100. A potência de acionamento do compressor é de 100 KW. Um fluxo separado de água de resfriamento líquida escoa ao longo do trocador de calor. Todos os dados fornecidos são relativos a uma operação em regime permanente. As perdas de calor para a vizinhança e os efeitos das energias cinética e potencial podem ser ignorados. Determine (a) a vazão mássica de , em kg/s, e (b) a vazão mássica de água de resfriamento, em kg/s.
Passo 1
Dados fornecidos:
Pressões e temperaturas nos respectivos estados,
Entrada de energia para o compressor,
Passo 2
partindo das propriedades ideais do gás de
Passo 3
partindo das propriedades ideais do gás de
Passo 4
partindo das propriedades ideais do gás de
Passo 5
Pela tabela de propriedades de agua saturada temos que para temperatura .
Pela tabela de propriedades de agua saturada temos que para temperatura .
Passo 6
- Usando a equação de equilíbrio da taxa de energia para o compressor
- Usando a equação de equilíbrio da taxa de energia para o trocador de calor
A transferência de calor, energia cinética e potencial são insignificantes.
Passo 7
Portanto, a taxa de fluxo de massa do ar é de
Passo 8
Logo temos que
O trabalho realizado, transferência de calor, energia cinética e potencial são insignificantes.
Passo 7
Portanto, a taxa de fluxo de massa da água de resfriamento é de
Resposta
- Portanto, a taxa de fluxo de massa do ar é de .
- Portanto, a taxa de fluxo de massa da água de resfriamento é de