Dióxido de carbono gasoso entra em um compressor resfriado a água, nas condições iniciais
e
, e é descarregado nas condições
e
.
alimentado escoa através de um tubo com 4 polegadas de diâmetro, a uma velocidade de
, e é descarregado em um tubo de 1 polegada. O trabalho de eixo fornecido ao compressor é igual a
. Qual é a taxa de transferência de calor saindo do compressor em
?
Passo 1
O enunciado trata de um compressor refrigerado a água que recebe C
gasoso em
,
e o eleva a
,
. Sabemos o trabalho de eixo fornecido por mol de C
e nos dão as entalpias e volumes específicos nas duas estações:
O C
entra pela tubulação de
de diâmetro a
e sai por
. Precisamos achar a taxa de calor rejeitado em
.
Passo 2
Calcular a vazão mássica usando a seção de entrada:
densidade na entrada
densidade na entrada
área de tubo de
vazão mássica
em
:
Passo 3
Calcular a variação de energia cinética por massa:
área de saída :
área de saída
velocidade na saída
pela conservação de massa
Energia cinética específica
Converter para
:
Passo 4
Converter trabalho por mol em trabalho por massa: massa molar do C
.
Passo 5
Aplicar a 1ª lei para escoamento estacionário (desprezando variação de altura):
com
.
Logo
Logo
Isto é calor entrando no fluido. Como o compressor é refrigerado, o calor sai do fluido, logo
Passo 6
Calcular a taxa de calor rejeitado:
Resposta
A taxa de transferência de calor saindo do compressor é aproximadamente