Um compressor adiabático é alimentado com vapor d’água saturado a 1 MPa e na seção de descarga a temperatura é 650^circ C e a pressão é 17,5 MPa. Determine a eficiência isoentrópica do compressor e a geração de entropia no processo. A eficiência isoentrópica de um compressor é definida como a razão entre o trabalho que seria obtido se o compressor operasse isoentropicamente com as mesmas pressões de entrada e de saída com o trabalho real obtido pelo compressor.

Passo 1

O enunciado descreve um compressor adiabático que suga vapor saturado de água a P1=1,0 MPa e descarrega a P2=17,5 MPa e T2=650,^circC. Queremos calcular
1. A eficiência isoentrópica
2. A geração de entropia no processo
Para isso precisaremos das propriedades termodinâmicas do vapor d’água: entalpia h e entropia s no estado de entrada ( P1, vapor saturado) e no estado de saída real ( P2,T2), além do estado de saída ideal isoentrópico ( P2,s=s1).

Passo 2

Obtemos nas tabelas de vapor saturado, em P1=1,0 MPa:
h1=2708,8 kJ/kg, s1=5,7154 kJ/(kgcdot K)

Passo 3

Estado real de descarga: em P2=17,5 MPa e T2=650,^circC (tabelas de vapor superaquecido) temos aproximadamente
h2=3573,4 kJ/kg, s2=5,7713 kJ/(kgcdot K)

Passo 4

Estado isoentrópico de descarga: igualamos s2s=s1=5,7154 kJ/(kgcdot K) e, consultando as tabelas de vapor superaquecido em P2=17,5 MPa (ou interpolando em 20 MPa próximo), obtemos
h2sapprox3532,4 kJ/kg

Passo 5

O trabalho específico ideal e o real são
ws=h2s-h1=3532,4-2708,8=823,6 kJ/kg,
wreal=h2-h1=3573,4-2708,8=864,6 kJ/kg

Passo 6

A eficiência isoentrópica é definida por
etais=wswreal =823,6864,6=0,952(ou 95,2%)

Passo 7

Como o processo é adiabático, a geração de entropia por quilograma de vapor é
s>=r=s2-s1 =5,7713-5,7154=0,0559 kJ/(kgcdot K)

Resposta

Eficiência isoentrópica etais=95,2%
Geração de entropia s>=r=0,0559;kJ/(kgcdot K)

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