4.186 Ar entra em um compressor a 14 psia e
, com velocidade desprezível e é descarregado a 70 psia e
, com velocidade de
. Se a potência fornecida ao compressor é 3200 hp e a vazăo em massa é
, determine a taxa de transferência de calor.
Passo 1
O enunciado descreve um compressor operando em regime estacionário, com uma única entrada
e saída
. Entra argônio a
,
e velocidade desprezível, e sai a
,
e
. A vazão mássica é
e a potência fornecida ao compressor é
. Queremos a taxa de calor
.
Conteúdo: balanço de energia em escoamento estacionário ( entrada,
saída), desprezando energia potencial.
Conteúdo: balanço de energia em escoamento estacionário (
Passo 2
Escrevemos o balanço de energia na forma
Como
, isso simplifica para
Passo 3
Como o argônio é gás ideal monoatômico,
logo
As temperaturas absolutas:
Portanto a variação de entalpia por massa é
Passo 4
A taxa de variação de entalpia é
Passo 5
A taxa de energia cinética
Convertendo para
usando
:
Passo 6
A potência fornecida em
é
Passo 7
Substituindo em
O sinal negativo indica que o calor sai do fluido (perda para o ambiente).