Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 40
A Fig. P8.114 apresenta os dados de operação de um sistema de armazenamento de energia por meio de ar comprimido, usando a eletricidade armazenada fora dos horários de pico para alimentar um compressor que fornece ar pressurizado a uma caverna (veja a Seção 8.8.3). A caverna ilustrada na figura tem de volume e inicialmente mantém ar a 290 K, 1 bar, que corresponde ao ar ambiente. Após o fornecimento de ar, o ar na caverna se encontra a e . Admitindo o modelo de gás ideal para o ar, determine (a) as massas inicial e final do ar na caverna, ambas em kg, e (b) o trabalho requerido pelo compressor, em GJ. Ignore a transferência de calor e os efeitos das energias cinética e potencial.
Passo 1
Falaaa galera, tudo bem?
Vem comigo!
- Aplicaremos a equação do gás ideal da seguinte forma:
- Escreveremos a equação de balanço de energia.
Partindo da tabela A-1, iremos obter o peso molecular do ar.
Substituindo os valores dados pelo enunciado teremos
Portanto a massa inicial do ar dentro do tanque é de .
Passo 2
Vamos calcular a massa de ar no tanque no estado 2
Portanto a massa inicial do ar dentro do tanque é de .
Passo 3
E uma vez que o único fluxo de massa que ocorre é o ar que entra no tanque, o equilíbrio da taxa de massa é de .
Escreveremos a forma integral da equação de energia .
Resolvendo para a transferência de trabalho
Passo 2
Obtenha as propriedades do ar na tabela A-22
Substituindo os valores na expressão (1), iremos obter
Portanto, a entrada de energia para o compressor é de .
Resposta
- Portanto a massa inicial do ar dentro do tanque é de .
- Portanto, a entrada de energia para o compressor é de .