2.40 Um fluxo de ar é comprimido em um processo de fluxo adiabático em estado estacionário a 50
. A entrada está a 300 K e 1 bar. A saída está em 10 bar. Calcule a potência mínima que o compressor usa. Você pode admitir que o ar se comporta como um gás ideal.
Passo 1
O problema descreve um fluxo estacionário adiabático de ar ideal a
\ mol/s, entrando a
\ K e
\ bar e saindo a
\ bar. Como queremos a potência mínima do compressor sem perdas, assumimos compressão reversível adiabática (isto é, processo isentrópico). Para gás ideal, a potência requerida é
com
. Vamos então: (a) obter
e o expoente de isentrópico
, (b) calcular
pela relação isentrópica, (c) avaliar
e (d) a potência.
Passo 2
Para ar ideal toma-se usualmente
e a constante dos gases
\ J/(mo
). O calor específico molar a pressão constante é
Passo 3
Na compressão isentrópica de gás ideal vale
Logo
Passo 4
Calcula-se o aumento de entalpia molar e a potência:
Resposta
A potência mínima do compressor é aproximadamente
\ kW.