O gás nitrogênio é comprimido a partir de 80 kPa e
para 480 kPa por um compressor de 10 kW . Determine a taxa de fluxo de massa de nitrogênio através do compressor, assumindo que o processo de compressão seja (a) isentrópico, (b) politrópico com
, © isotérmico, e (d) ideal politrópico de duas fases com
. Considere
para o nitrogênio.
Resp.: a) 0,048 kg/s ; b)
; c)
; d)
Resp.: a) 0,048 kg/s ; b)
Passo 1
O exercício pede para calcular a vazão mássica
de nitrogênio que entra num compressor de potência fixa (
) quando a pressão sobe de
para
, em quatro tipos de processo:
- (a) isentrópico (
), - (b) politrópico (
), - © isotérmico,
- (d) “ideal politrópico de duas fases” (
).
Conteúdo: termodinâmica de gases perfeitos (relações de trabalho em compressão).
O que precisamos:
O que precisamos:
- A equação geral de trabalho por unidade de massa para cada processo,
- Calcular o trabalho específico
em kJ/kg, - Aplicar
.
Passo 2
Processo isentrópico (adiabático reversível,
):
- Fórmula do trabalho específico
- Dados:
,
,
, . - Cálculo aproximado:
- Vazão mássica
Passo 3
Processo politrópico (
const,
):
- Fórmula
- Substituindo
- Então
Passo 4
Processo isotérmico (
constante em 300 K):
- Trabalho específico
- Cálculo
- Vazão
Passo 5
Processo ideal politrópico de duas fases (
):
Nesse caso, assume-se que a relação const ainda vale, mas o fluido passa por região bifásica. O trabalho específico continua dado por
Nesse caso, assume-se que a relação
Como as propriedades (
R
e T_1
) não mudam, chega-se numericamente aResposta
a)
b)
c)
d)
b)
c)
d)