Ar entra em um compressor isolado operando em regime permanente a
a uma vazão mássica de
e sai a 2,9 bar. Efeitos de energia cinética e potencial podem ser desprezados. Se a temperatura da saída é de
, determine a potência necessária, em kW , e a eficiência isoentrópica do compressor.
Passo 1
Então, a questão diz que a gente tem ar entrando num compressor em regime permanente (isolado, sem trocas de calor, sem variação de energia cinética nem potencial) a 1,05 bar e 23 °C, com vazão mássica de 1,8 kg/s, e saindo a 2,9 bar e 147 °C. Querem a potência que o compressor precisa entregar e a eficiência isoentrópica dele. O conteúdo é Termodinâmica de Fluxo Contínuo (primeiro princípio aplicado a compressores) e noção de eficiência isoentrópica. Vamos precisar do balanço de energia para fluxo e da definição de eficiência isoentrópica, além de tratar o ar como gás ideal com
constante.
Passo 2
Dados e teoria que vamos usar:
- Balanço de energia no compressor (adiabático, despreza KE/PE):
- Para gás ideal com
constante:
- Eficiência isoentrópica do compressor:
onde
é a temperatura de saída em uma compressão ideal e reversível (isentrópica).
4) Para encontrar em compressão isentrópica de gás ideal:
4) Para encontrar
com
.
5) Vamos usar .
5) Vamos usar
Passo 3
Calcular a potência necessária:
- Converter temperaturas para Kelvin:
- Diferença de entalpia:
- Potência (em kW):
Passo 4
Calcular a temperatura isentrópica de saída
:
- Pressão de entrada e saída:
- Exponente
.
Assim,
Passo 5
Calcular a eficiência isoentrópica:
Resposta
Potência necessária: 224,3 kW
Eficiência isoentrópica do compressor: 80,4 %
Eficiência isoentrópica do compressor: 80,4 %