Água é bombeada, de modo adiabático, a uma vazão de
da condição de
e
bar até
. Determine a potência requerida; a temperatura da água na descarga, se a bomba tem uma eficiência de 0,70 e a entropia gerada.
Passo 1
O enunciado diz que água é bombeada de modo adiabático a uma vazão mássica
,
, desde
e
,
até
,
. A bomba tem eficiência isentrópica
. O conteúdo aqui envolve trabalho de bomba para fluido quase incompressível, primeira lei (variação de entalpia) e segunda lei (calcular a entropia gerada). Vamos usar: trabalho ideal por unidade de massa
, trabalho real
, e para a entropia
.
Passo 2
Como a água é praticamente incompressível, adotamos densidade
,
, logo o volume específico inicial é
Passo 3
O trabalho isentrópico por quilograma é
com
. Assim,
Passo 4
O trabalho real por quilograma, considerando
, é
Passo 5
A potência requerida é
Passo 6
Como o processo é adiabático sem outras modalidades de energia, o aumento de entalpia iguala o trabalho:
. Para estimar a elevação de temperatura usamos
,
:
Logo a temperatura na descarga é
Passo 7
Para a entropia por quilograma calculamos
Convertendo para kelvin
,K e
,K,
portanto
Como não há troca de calor, essa variação é toda entropia gerada, e a taxa de geração é
Resposta
Potência requerida
,
.
Temperatura de descarga .
Entropia gerada ,
(ou taxa
,
).
Temperatura de descarga
Entropia gerada