Questão 2 ( 3,0 pontos) Um dado fluido escoa através de um compressor em regime estacionário. Na entrada do compressor o fluido encontra se à pressão
e a velocidade do fluido é de 6 metros por segundo. Na saída, o fluido apresenta a pressão P2 igual a 3500 k PA . O compressor possui diâmetro de 10 cm na entrada e
na saida. Durante o processo, o sistema libera
de calor para a vizinhança. O fluido apresenta as seguintes propriedades na entrada :
e
. As propriedades do fluido na saida do compressor são:
.
a) a variação de energia cinética do fluido no processo
b) a potência em KW, requerida para o compressor
a) a variação de energia cinética do fluido no processo
Passo 1
O enunciado descreve um compressor em regime estacionário onde um fluido entra com pressão
, velocidade
e diâmetro
, e sai com
e diâmetro
. Durante o processo o sistema libera
de calor para o meio (ou seja,
), e as entalpias e volumes específicos nas seções 1 e 2 são dados por
O conteúdo necessário é o balanço de energia para fluxo estacionário (equação de energia de controle de volume) e o cálculo da variação de energia cinética por unidade de massa.
Passo 2
Para achar a variação de energia cinética por massa, primeiro determinamos a velocidade na saída
usando conservação de massa
onde
e
. Como
em regime e
é constante, segue
A variação de energia cinética por massa é
Passo 3
Calculamos a vazão mássica
pela seção de entrada:
Passo 4
Aplicamos o balanço de energia por massa para fluxo estacionário (desprezando energia potencial):
Tomando
(calor saindo),
e
, temos
Passo 5
A potência requerida é
Resposta
a)
b)
b)