(QUESTÃO DA P1 DE 2023) Um novo compressor acaba de ser fornecido a sua planta. De modo a verificar seu desempenho, você solicita que sua equipe faça um teste de operação usando ar. Sua equipe lhe informa os seguintes resultados: ar a uma vazão contínua de
foi comprimido de 1 bar e
até 10 bars. A temperatura na saída do compressor foi medida como
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Qual é a potência consumida pelo compressor?
Considere o ar como um gás ideal com
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Qual é a potência consumida pelo compressor?
Considere o ar como um gás ideal com
Passo 1
Beleza, amigo! Vamos resumir o que temos:
Você mandou um compressor testado com ar (gás ideal) a uma vazão contínua de 50 mol/min. O ar entra a 1 bar e 25 °C e sai a 10 bar e 450 °C. Precisamos descobrir a potência consumida pelo compressor.
Conteúdo da matéria: Primeira lei da Termodinâmica para regime permanente (balanço de energia sem troca de calor aparente nem variação de energia cinética/potencial). Vamos usar que, para um gás ideal, o trabalho é dado por e que
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O que vamos precisar:
Você mandou um compressor testado com ar (gás ideal) a uma vazão contínua de 50 mol/min. O ar entra a 1 bar e 25 °C e sai a 10 bar e 450 °C. Precisamos descobrir a potência consumida pelo compressor.
Conteúdo da matéria: Primeira lei da Termodinâmica para regime permanente (balanço de energia sem troca de calor aparente nem variação de energia cinética/potencial). Vamos usar que, para um gás ideal, o trabalho é dado por
O que vamos precisar:
- Converter vazão molar para mol/s.
- Calcular
. - Calcular a variação de entalpia
. - Montar
.
Passo 2
Primeiro, converte a vazão de 50 mol/min para mol/s:
Em seguida, define a constante ideal dos gases:
Como o exercício diz
, temos:
Passo 3
Agora calculamos a variação de temperatura em Kelvin:
Então a variação de entalpia é
Passo 4
Por fim, a potência (taxa de trabalho) é
Resposta
A potência consumida pelo compressor é aproximadamente 10,3 kW.