4 (2,5) Um compressor capta 0,1 kg / s de ar do meio ambiente a 100 kPa e 26,85 ^circ C, e o descarrega para um circuito pneumático a uma pressão de 1,52 MPa e 126,85^circ C. Neste contexto, determine:
a) A potência requerida pelo compressor;
b) A vazão volumétrica dotnot na seção de saída do compressor.

Passo 1

O enunciado descreve um compressor operando em regime estacionário: entra ar a 100 kPa e 26,85^circC e sai a 1,52 MPa e 126,85^circC, com vazão mássica de 0,1 kg/s. Para determinar a potência requerida usaremos o Primeiro Princípio para fluxo estacionário, que reduz à fórmula da potência de compressão
dot W = dot m,(h2 - h1),
assumindo ar como gás ideal de calor específico constante. Para a vazão volumétrica na saída usaremos a equação de estado ideal
v2 = R,T2P2,
e em seguida dot V = dot m,v2.

Passo 2

Convertemos as temperaturas para kelvin e calculamos o salto de entalpia usando cp=1,005 kJ/(kgcdot K):
T1 = 26,85^circC + 273,15 = 300,00 K, T2 = 126,85^circC + 273,15 = 400,00 K,
De<a h = cp,(T2 - T1) = 1,005,(400 - 300) = 100,5 kJ/kg

Passo 3

A potência requerida é
dot W = dot m,De<a h = 0,1 kg/s;times 100,5 kJ/kg = 10,05 kW

Passo 4

Para a vazão volumétrica de saída usamos R=0,287 kJ/(kgcdot K) e P2=1,52 MPa=1520 kPa:
v2 = R,T2P2 = 0,287times 4001520 approx 0,0755 m^3/kg,
dot V = dot m,v2 = 0,1 kg/stimes 0,0755 m^3/kg = 0,00755 m^3/s

Resposta

a) dot W = 10,05 kW
b) dot V = 0,00755 m^3/s

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