QUESTÃO 1) Um compressor operando em regime permanente recebe
de ar a 1 bar e temperatura de
. Na saída tem-se 5bar e uma temperatura de
. O trabalho necessário para que este processo ocorra é de 5 kW de ar escoando através do compressor. Desprezando os efeitos de energia cinética e potencial, determine:
a) A transferência de calor entre o compressor e sua vizinhança, em kW .
b) A variação de entropia do processo, em
;
c) A taxa de geração de entropia, em kW/K, para o compressor.
a) A transferência de calor entre o compressor e sua vizinhança, em kW .
b) A variação de entropia do processo, em
c) A taxa de geração de entropia, em kW/K, para o compressor.
Passo 1
O enunciado trata de um compressor em regime permanente, com entrada de ar a
e
, vazão volumétrica de
, e saída a
e
. Despreza-se energia cinética e potencial. Temos trabalho de entrada
.
Para (a) usaremos a 1ª lei do sistema estacionário (controle de volume):
Para (a) usaremos a 1ª lei do sistema estacionário (controle de volume):
Para (b) e (c) empregamos a variação de entropia de gás perfeito e o balanço de entropia em regime permanente:
com
como temperatura do reservatório.
Passo 2
Calcular a vazão mássica
. Para ar ideal usa-se
com
,
,
.
A vazão volumétrica é
, logo
Passo 3
Aplicar a 1ª lei para achar
. Para ar como gás perfeito
com
,
.
Então
Passo 4
Calcular
por quilograma:
Numericamente,
logo
Passo 5
Calcular a taxa de geração de entropia
. Assume-se que todo o calor
sai para o vizinho a
. Então
portanto
Resposta
a)
(entrando no compressor).
b) .
c)
b)
c)