6.53 Um compressor de um sistema de condicionamento de ar industrial comprime 0,5 \mathrm{~kg} / \mathrm{s} de amônia de vapor saturado a 150 kPa até a pressão de 800 kPa . Na descarga do compressor, a temperatura é 100^{\circ} \mathrm{C}. Qual é o “tamanho do motor” ( kW ) requerido para esse compressor?

Passo 1

O enunciado fornece um fluxo mássico de amônia de \dot m=0,5\\ \mathrm{kg/s}, entrando como vapor saturado a p_{1}=150\\ \mathrm{kPa} e saindo a p_{2}=800\\ \mathrm{kPa} com T_{2}=100\,^\circ\mathrm{C}. Como se trata de um compressor operando em regime permanente, adiabático, e desprezando variações de energia cinética e potencial, a potência é dada por
\dot W = \dot m\,(h_2 - h_1).

Passo 2

Determinar h_{1} (entalpia de vapor saturado a 150\\ \mathrm{kPa}). Das tabelas de amônia obtemos aproximadamente
Tensão de saturação: T_{\mathrm{sat}}\approx -15{,}3\,^\circ\mathrm{C}
Entalpia de vapor saturado: h_{g}\approx 1420\\ \mathrm{kJ/kg}
Portanto,
h_{1} = 1420\\ \mathrm{kJ/kg}.

Passo 3

Determinar h_{2} (entalpia de vapor superaquecido a 800\\ \mathrm{kPa} e 100\,^\circ\mathrm{C}). Das tabelas de vapor superaquecido ou usando c_{p}\approx4{,}7\\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)} para integração de h, chega-se a
h_{2} \approx 1960\\ \mathrm{kJ/kg}.

Passo 4

Substituindo em \dot W = \dot m\,(h_2 - h_1):
\dot W = 0.5\cdot\bigl(1960 - 1420\bigr) = 0.5\cdot540 = 270\\ \mathrm{kW}.

Resposta

A potência requerida pelo motor do compressor é aproximadamente 270\\ \mathrm{kW}.

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