Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 63
Ar entra em um compressor operando em regime permanente com uma pressão de (101,3 kPa) e uma temperatura de 70°F (21,1 °C). A vazão volumétrica na entrada é de e a área de escoamento é de . Na saída, a pressão é de (241,3 kPa), a temperatura vale 280°F (137,8 °C) e a velocidade é de 50 ft/s (15,2 kPa). A transferência de calor entre o compressor e sua vizinhança ocorre a uma taxa de 1,0 Btu por lb (2,3 kJ/kg) de ar. Considere que os efeitos da energia potencial são desprezíveis e admita o modelo de gás ideal para o ar. Determine ( a ) a velocidade do ar na entrada, em ft/s,( b ) a vazão mássica, em lb/s, e ( c ) a potência do compressor, em Btu/s e em hp.
Passo 1
Falaaaaaaaaaaaaaaaaaaa meus consagradx´s, bora que bora?
- Calcule a velocidade do ar na entrada usando a relação
- Calcule a taxa de fluxo de massa de ar usando a equação do gás ideal
- Calcule a entrada de energia para o compressor usando a seguinte equação:
Substituindo
Portanto a velocidade de entrada do ar é de
Passo 2
Obtenhamos o peso molecular do ar na tabela A-1E “Pesos moleculares e algumas propriedades criticas de alguns elementos e compostos selecionados” no livro texto.
Peso molecular do ar ,
Substituindo
Substituindo na equação (1)
Portanto, a taxa de fluxo de massa do ar é de
Passo 3
Ao negligenciarmos as mudanças de energia potencial, a equação de energia acima torna se
Obtenha os valores de entalpia da tabela A-22E”Propriedades ideais do ar” no livro texto.
Obtenha o valor da entalpia por 70°F por meio de interpolação
Na 60°F
Na 77°F
Em 70°F
Na 280°F
Passo 2
Calcule a entrada de energia para o compressor usando a equação (2)
Substituindo
Aqui, o sinal e negativo pois indica a entrada de energia fornecida ao compressor.
Portando, a entrada de potência do compressor é de
Passo 3
Calcule a entrada de energia para o compressor em hp usando o seguinte fator de conversão
Consequentemente, a entrada de energia para o compressor em hp é de
Resposta
- Portanto a velocidade de entrada do ar é de
- Portanto, a taxa de fluxo de massa do ar é de
- Portando, a entrada de potência do compressor é de
Consequentemente, a entrada de energia para o compressor em hp é de