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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 137

Refrigerante-134a entra em um compressor adiabático a 160   k P a superaquecido a 3   ° C , saindo a 1,0   M P a . Considerando que o compressor tem uma eficiência de segunda lei correspondente a 80 % , determine (a) o consumo real de potência, (b) a eficiência isentrópica e (c) a destruição de energia. Considere a temperatura ambiente a 25   ° C .

Passo 1

Vamos lá! A questão nos afirma que o Refrigerante-134a é comprimido em um compressor adiabático, cuja eficiência de segunda lei é dada. A entrada de trabalho real, a eficiência isentrópica e a destruição por esforço devem ser determinadas.

Assumindo que:

  1. Existem condições de funcionamento estáveis.
  2. As mudanças cinéticas e potenciais de energia são insignificantes.

As propriedades do refrigerante na entrada do compressor são (Tabelas A-11 a A-13).

T s a t @ 160 k P a =   - 15.60 ° C

P 1 = 160   k P a   T 1 = - 15.60 + 3 ° C   h 1 = 243.60   k J / k g s 1 = 0.95153   k J / k g ∙ K      

A entalpia na saída para se o processo fosse isentrópico é.

P 2 = 1   M P a   s 2 = s 1 = 0.95153   k J / k g . K   h 2 s = 282.41   k J / k g        

Passo 2

Pronto já temos todas as informações necessárias, vamos para a análise. Desse modo temos que no item(a) As expressões para obras reais e reversíveis são:

w a = h 2 - h 1 = ( h 2 - 243.60 ) k J / k g

w r e v = h 2 - h 1 - T 0 s 2 - s 1 = h 2 - 243.60 k g - ( 25 + 273   K ) ( s 2 - 0.95153 ) k J / k g . K

Substituindo-as pela expressão eficiência da segunda lei

η π = w r e v w a     →   0.80 = h 2 - 243.60 - 298 s 2 - 0.95153 h 2 - 243.60              

A pressão de saída é dada ( 1   M P a ) . Precisamos de mais uma propriedade para fixar o estado de saída. Através de uma aproximação experimental-erro ou usando EES, obtemos a temperatura de saída a 60 ° C . Os correspondentes valores de entalpia e entropia que satisfazem esta equação são

h 2 = 293.36 k J k g

s 2 = 0.98492 k J k g . K

Então,

w a = 49.76 k J k g

w r e v = 39.81   k J / k g

Passo 3

Já no item b) A eficiência isentrópica é determinada a partir da sua definição

η s = h 2 s - h 1   h 2 - h 1 = 282.41 - 243.60 k J k g 293.36 - 243.60 k J k g = 0.780

Passo 4

No item (c) A energia destruída no compressor é

x d e s t = w a - w r e v = 49.76 - 39.81 = 9.95   k J / k g

Resposta

a ) 49.8   k J / k g

b )   0.78

c )   9.95   k J / k g

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