Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 88

Ar entra em um compressor termicamente isolado na condição ambiente, 100   k P a e 20   ° C , com vazão de 0,1   k g / s e sai a 200   ° C . O rendimento isoentrópico do compressor é de 70 % . Considere que os compressores ideal e real têm a mesma pressão de saída. Qual é a pressão de saída? Qual é a potência requerida para acionar o compressor?

Passo 1

Fala, galera! Vamos resolver essa questão.

Começamos o problema analisando as informações que o problema nos deu. Temos:

P 1 = 100   k P a

T 1 = 20   ° C + 273 = 293   K

m ˙ = 0,1   k g / s

T 2 = 2 0 0   ° C + 273   K = 473   K

η = 0,7

Agora vamos analisar a equação de energia para esse processo:

q + h 1 + V 1 2 2 + g Z 1 = h 2 + V 2 2 2 + g Z 2 + w

Considerando uma turbina ideal, temos que o sistema é isentrópico, ele consequentemente é adiabático e reversível, e desprezando as variações de energia cinética e potencial, temos que:

w i d e a l = h 1 - h 2

Modificando a equação:

w i d e a l = c p ( T 1 - T 2 )

A Tabela A.5 também nos fornece:

c p = 1,004   k J / k g K

R = 0 , 287   k J / k g K

k = 1 , 4

Passo 2

Calculando o trabalho, temos:

w = c p ( T 1 - T 2 )

w = 1,004 293 - 473

w = - 180,72   k J / k g

Assim, para o compressor ideal, vamos considerar o rendimento do processo:

w i d e a l = η w

w i d e a l = 0,7 ∙ ( - 180,72 )

w i d e a l = - 126,50   k J / k g

Passo 3

Para calcularmos a pressão de descarga desse compressor, precisamos primeiramente calcular a temperatura de descarga, mas isso é fácil, olha só:

w i d e a l = c p ( T 1 - T 2 ,   i d e a l )

- 126,5 = 1,004 ( 293 - T 2 ,   i d e a l )

T 2 ,   i d e a l = 419   K

Agora com a fórmula que já conhecemos, calculamos a pressão de descarga:

T 2 ,   i d e a l T 1 = P 2 P 1 k - 1 k

Substituindo os valores:

419 293 = P 2 100 1 , 4 - 1 1 , 4

P 2 = 349 , 7   k P a

Passo 4

Agora podemos calcular a potência necessária para acionar o equipamento:

W ˙ = m ˙ w

W ˙ = 0,1 ∙ ( - 180,72 )

W ˙ = 18,07   k W

E concluímos o exercício! 😉

Resposta

P 2 = 349,7   k P a

W ˙ = 18,07   k W

Exercícios de Livros Relacionados

Uma bomba de drenagem de emergência deve ser capaz de bombear 1 m 3 s de água líquida a 15° C , 10m verticalmente para cima, com velocidade de 20m / s . Estima-se que a bomba, tubulação e bocal têm ju
Um suprimento de 5k g / s de amônia a 500k P a e 20 ° C é requerido. Duas fontes estão disponíveis: Uma é líquido saturado a 20° C e a outra é líquido saturado a 500k P a e 140° C . Escoamentos deriva
Um compressor de duplo estágio, com um resfriador entre os estágios (intercooler), recebe ar a 300K e 100k P a e comprime esse ar até 2M P a , como mostrado na Fig. P9.105. O ar passa então pelo resfr
Duas correntes de água, uma de vapor saturado a 0,6M P a , e a outra a 0,6M P a e 600 ° C , são misturadas em um processo adiabático, em regime permanente para produzir uma corrente única a 0,6M P a e
Repita o Problema 9.112, considerando que a turbina e a bomba têm, cada uma, rendimento isoentrópico de 85 % .