EXERCÍCIO 3.12: Determinar a economia de trabalho absorvido por um compressor de dois estágios em relação ao de um estágio. Supor que são admitidos
por minuto de ar na temperatura e pressão ambientes, e que a pressão final deva ser de 12 atmosferas. Considerar o índice de compressão
. Dados:
;
Passo 1
O enunciado pede para comparar o trabalho mínimo politrópico absorvido por um compressor de ar que eleva a pressão de
a
admitindo
, no caso de um estágio só, e no caso de dois estágios com resfriamento intermédio à temperatura ambiente. O índice de compressão é
. Vamos usar a fórmula do trabalho politrópico
e, para dois estágios com resfriamento ideal, escolher a pressão intermédia ótima
Passo 2
Cálculo do trabalho no compressor de estágio único.
Aqui ,
,
. Definindo
e
, temos
Aqui
Calculando
,
Convertendo para energia (
atm
kJ):
Passo 3
Pressão intermédia ótima para dois estágios com resfriamento ideal:
Passo 4
Trabalho do primeiro estágio (
) comprimindo
de
atm a
atm:
Calculando
,
Passo 5
Após o resfriamento o volume no segundo estágio é
O trabalho do segundo estágio (
) é
Como o fator
já foi calculado, e
atm
,
Passo 6
Trabalho total em dois estágios com intercooler:
Economia absoluta e percentual:
Resposta
Economia de trabalho
, ou cerca de
.