A potência no eixo de um motor diesel estacionário e de grande porte é 15 M W no ponto de operação onde a eficiência térmica é igual a 40 % . Os gases de combustão, que podem ser considerados como ar puro, são descarregados do motor a 800   K e o motor aspira ar da atmosfera a 290   K . Determine a vazão de ar sabendo que a potência consumida no aquecimento do ar é igual a metade do calor rejeitado pelo motor. A entalpia associada ao escoamento de gases de combustão pode ser utilizada para algum fim?

Passo 1

Fala pessoal, beleza? Bora resolver mais uma comigo?

Galera temos um motor a diesel estacionário operando, temos que determinar se entalpia associada ao escoamento, ou seja, o fluxo de massa do ar saindo da combustão.

Para este calculo teremos que calcular o fluxo de calor para o segundo reservatório, Q L ˙ . Por meio da equação da energia:

W s a í d a ˙ = Q H ˙ - Q L ˙

Só que para utilizamos está equação vamos ter que determinar o nosso calor da fonte de alta temperatura, para a eficiência dada.

Passo 2

Para determinar a fonte e calor de alta temperatura, vamos utilizar a fórmula para máquina térmica:

η T H = W s a í d a ˙ Q H ˙

Isolando o calor de alta temperatura:

Q H ˙ = W s a í d a ˙ η T H = 15 0,4 = 37,5   M W

Passo 3

Com o calor de alta temperatura encontrado, vamos aplicar a equação da energia:

W s a í d a ˙ = Q H ˙ - Q L ˙

Isolando o calor de rejeição:

Q L ˙ = Q H ˙ - W s a í d a ˙ = 37,5 - 15 = 22,5   k W

Passo 4

Calor rejeitado determinado, temos que o fluxo de exaustor é definido por:

1 2 Q L   ˙ = m ˙ a r h 800 - h 290

Olhando na tabela A.7 podemos encontrar a entalpia do ar de cada temperatura, isolando o fluxo de massa, temos:

m a r ˙ = Q L   ˙ 2 h 800 - h 290

Substituindo valores:

m a r ˙ = 22,5 ∙ 10 3 2 ∙ 822,2 - 290,43 = 21,16 k g s

É isso galera, valeu!

Resposta

m a r ˙ = 21,16 k g s

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