Exercício - eficiência isentrópica compressor
Em regime permanente,
de refrigerante R 22 são admitidos no compressor a
e 3,5 bar, sendo comprimidos adiabaticamente até 14bar. As condições reais foram avaliadas em
e 14 bar. Determine, utilizando a tabela de propriedades:
A) a potência requerida (real)
R.:
B) a eficiência isentrópica do compressor
R.: 81%
A) a potência requerida (real)
R.:
B) a eficiência isentrópica do compressor
R.: 81%
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- Determinar a potência requerida (real) pelo compressor quando o refrigerante R22 entra em regime permanente com vazão mássica
, na condição de admissão e , e é comprimido adiabaticamente até , tendo-se medido a saída real em e . - Determinar a eficiência isentrópica do compressor, usando as propriedades do R22 nas tabelas.
Dados fornecidos:
.
Estado 1: ,
.
Estado 2 (real): ,
.
Estado 1:
Estado 2 (real):
Objetos a encontrar: potência requerida (real) e eficiência isentrópica.
Passo 2
Conceitos e fórmulas que vamos usar (explicadinhos):
- Entalpia específica
(unidade ) é a energia por unidade de massa associada ao conteúdo térmico do fluido; em aparelhos de fluxo estacionário adiabático (compressor ideal sem trocas de calor com o ambiente) a variação de entalpia está ligada ao trabalho realizado sobre o fluido. - Balanço de energia, regime permanente, adiabático e desprezando variação de energia cinética e potencial dá a potência do compressor
onde
é a potência entregue ao fluido (positiva se o fluido recebe trabalho).
- Eficiência isentrópica do compressor é definida como a razão entre o trabalho mínimo (isentrópico) e o trabalho real:
onde
é a entalpia no ponto de descarga correspondente a compressão isentrópica (mesmo
do ponto 1, mas na pressão
).
- Para obter
, , e consultamos as tabelas superaquecidas / saturação do R22 nas pressões/temperaturas indicadas. Quando for necessário, usamos interpolação linear entre linhas da tabela.
Passo 3
Leitura das tabelas (dado da tabela): obtive do livro/tabela de propriedades do R22 os seguintes valores no ponto de admissão (estado 1) para
e
:
Obs.: estou explicitando que esses valores foram consultados na tabela superaqu. de R22 para a combinação
.
Passo 4
Leitura das tabelas para o ponto 2 real: na tabela superaqu. de R22, para
e
(valor do enunciado), peguei diretamente o valor da entalpia no ponto real:
(Esse valor também foi obtido consultando a tabela de propriedades superaquecidas de R22 na linha correspondente a
e
.)
Passo 5
Cálculo da potência requerida (real) usando a fórmula do Passo 2. Primeiro a variação de entalpia:
Agora a potência:
Convenção de sinal: como é trabalho fornecido ao fluido (compressor faz trabalho sobre o gás), alguns autores escrevem
(trabalho do fluido negativo) ou simplesmente potência requerida
. Para coincidir com a resposta fornecida no enunciado, apresento com sinal negativo (trabalho sobre o fluido):
Passo 6
Encontrar
(estado 2 isentrópico):
- Condição isentrópica:
. - Consultando a tabela superaqu. de R22 para
e procurando a linha onde a entropia corresponde a (fiz interpolação linear entre as linhas da tabela), obtive:
(Expliquei: esse valor foi obtido por interpolação entre as linhas da tabela de R22 à pressão
, encontrando a entalpia correspondente à entropia
.)
Passo 7
Cálculo da eficiência isentrópica:
Convertendo para porcentagem: