Enunciado

Em uma indústria de liquefação do ar, propõe-se que a pressão e a temperatura do ar, inicialmente a 1.500   p s i a e 40   ° F , sejam adiabaticamente reduzidas para 15   p s i a e - 100   ° F . Usando a regra de Kay e os diagramas de desvio, determine se isso é possível. Caso a resposta seja positiva, qual será a quantidade de trabalho por unidade de massa que esse processo produzirá?

Passo 1

Fala aí galera do Responde aí, partiu mais uma questão de Termo.

Primeiramente, para usar a regra de Kay, precisamos determinar a temperatura pseudo-crítica e a pressão pseudo-crítica da mistura usando as propriedades do ponto crítico dos gases. Logo:

T c r ' = ∑ y i T c r   i = - 221,76   ° F

P c r ' = ∑ y i P c r i = 543,2   p s i a

Os fatores de partida da entalpia e entropia nos estados inicial e final são (do EES):

T R 1 = T m 1 T c r   m = 2,102

P R 1 = P m 1 P c r   m = 3,471

T R 2 = T m 2 T c r   m = 1,513

P R 2 = P m 2 P c r   m = 0,0347

Z h 1 = 0,725

Z s 1 = 0,339

Z h 2 = 0,0179

Z s 2 = 0,00906

As mudanças de entalpia e entropia do ar sob a suposição ideal de gás são (Propriedades são da Tabela A-17E):

h 2 - h 1 = - 15,97 k J k g

s 2 - s 1 = s 2 ° - s 1 ° - R ln ⁡ P 2 P 1 = 63,05 k J k g F

Com os fatores de partida, a alteração de entalpia (isto é, a saída do trabalho) e a alteração de entropia são:

w e x t = h 1 - h 2 = h 1 - h 2 i d e a l - R T c r ' Z h 1 - Z h 2

w e x t = 10,5   k J / k g

s 2 - s 1 = s 2 - s 1 i d e a l - R Z s 2 - Z s 1

s 2 - s 1 = 69,07   J / k g F

A alteração de entropia nesse caso é igual à geração de entropia durante o processo, uma vez que o processo é adiabático. O valor positivo da geração de entropia mostra que esse processo é possível.

Resposta

A alteração de entropia nesse caso é igual à geração de entropia durante o processo, uma vez que o processo é adiabático. O valor positivo da geração de entropia mostra que esse processo é possível.

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