Um compressor alternativo de três estágios é utilizado para comprimir
(
) de metano de 14 a
a
abs. A temperatura de entrada é de
. Para a faixa de temperatura esperada, as propriedades médias do metano são:
(a) Qual é a potência do compressor se a eficiência mecânica for de
?
(b) Qual é a temperatura de descarga da primeira fase?
(c) Se a temperatura da água do sistema de resfriamento aumentar
, quanta água é necessária nos resfriadores e pós resfriadores para que o gás comprimido deixe cada resfriador a
? Assumir que o resfriamento da camisa é suficiente para absorver o calor de atrito.
(b) Qual é a temperatura de descarga da primeira fase?
(c) Se a temperatura da água do sistema de resfriamento aumentar
Passo 1
O enunciado descreve a compressão de metano em três estágios de forma isentrópica, com intercooling perfeito até a temperatura de entrada
entre os estágios. Vamos usar:
– Equação de gás ideal para obter a vazão molar.
– Trabalho isentrópico por estágio com e
.
– Conversão de Btu/h em hp e ajuste pela eficiência mecânica de .
– Cálculo de temperatura de descarga do primeiro estágio e carga de refrigeração para abaixar o gás a .
– Equação de gás ideal para obter a vazão molar.
– Trabalho isentrópico por estágio com
– Conversão de Btu/h em hp e ajuste pela eficiência mecânica de
– Cálculo de temperatura de descarga do primeiro estágio e carga de refrigeração para abaixar o gás a
Passo 2
Determinar a razão de pressão por estágio, supondo
e
:
Passo 3
Cálculo do trabalho isentrópico por mol de gás em cada estágio. A fórmula é
Aqui
. Logo,
Passo 4
Determinar a vazão molar usando a equação dos gases ideais em regime métrico-imperial:
O trabalho total ideal por minuto é
Ajustando pela eficiência mecânica
:
Passo 5
Temperatura de descarga do primeiro estágio pela relação isentrópica:
Passo 6
Carga de refrigeração em cada intercooler (da descarga a
), usando
:
Como há três refrigerações idênticas (dois intercoolers + pós-resfriador),
Passo 7
Se a água do resfriamento sofrer um aquecimento de
e
, a vazão mássica de água necessária é
Convertendo para gpm (
):
ou cerca de
. Cada cooler/intercooler pede cerca de
de água.
Resposta
(a)
(
).
(b) (
).
(c) Vazão de água total (
), ou
por cooler.
(b)
(c) Vazão de água total