EXERCÍCIO 3.20: Determine a economia de trabalho absorvido por um compressor ao se utilizar dois estágios ao invés de um, se este opera a
e
.
Passo 1
Resumo do enunciado: queremos comparar o trabalho requerido por um compressor que eleva a pressão de
até
(ou seja,
em valor absoluto), com vazão volumétrica de
, supondo gás ideal e processo adiabático reversível (
). Vamos usar a expressão do trabalho de compressão isentrópica em regime estacionário tanto para uma como para duas etapas com intercooler perfeito entre elas.
Passo 2
Trabalho por unidade de tempo (potência) para compressão única isentrópica pode ser escrito em função de
,
e taxa
. Partindo de
e usando
e
, obtemos
Passo 3
Para duas etapas com intercooler que retorna a
, o melhor rendimento ocorre se cada etapa elevar a mesma razão de pressão
O trabalho total é soma das duas etapas, cada uma com razão de pressão
. Logo
Passo 4
Substituindo os valores numéricos:
,
,
,
. Calculamos
Passo 5
A economia de potência ao usar duas etapas é a diferença
Resposta
A economia de trabalho absorvido é de aproximadamente
.