Enunciado

Ar é admitido em um compressor operando em regime permanente a 1 atm, 520°R(15,7°C),s endo comprimido adiabaticamente até 3 atm. A eficiência isentrópica do compressor é de 80%. Empregando o modelo de gás ideal com k = 1,4 , para o ar, determine para o compressor, (a) a potência de entrada, em Btu por lb de ar em escoamento, e (b) a quantidade de entropia gerada, em Btu/°R por lb de ar em escoamento. Despreze os efeitos das energias cinética e potencial.

Passo 1

Simbora lá!

Aplicando o balanço de energia para um processo adiabático, desprezando energia cinética e potencial, teremos:

W m = h 1 - h 2

Na tabela de propriedades do gás no apêndice do livro, encontraremos:

p r 1 = 1,2147 ; h 1 = 124,27 B t u l b ; s 1 0 = 0,59172 B t u l b R

Para encontrar a pressão relativa em 2, teremos:

p r 2 = p r 1 p 2 p 1 = 1,2147 3 1 = 3,644

Indo na mesma tebela, realizando uma interpolação e com o valor de p r 2 , encontraremos que:

h 2 s = 170,2   B t u / l b

A eficiência isentrópica do compressor é dada por:

η = h 2 s - h 1 h 2 - h 1

Substituindo o que temos,

0,8 = 170,2 - 124,27 h 2 - 124,27 → h 2 = 181,683   B t u / l b

Assim, teremos o trabalho sendo:

W m = 124,27 - 181,683 = - 57,413   B t u / l b

O sinal negativo representa o trabalho fornecido ao compressor!

Passo 2

Pelo balanço de entropia, teremos:

σ = s 2 0 - s 1 0 - R ln ⁡ p 2 p 1

Com h 2 , podemos ir na tabela de propriedades do gás e por interpolação encontrar que

s 2 0 = 0,6825 B t u l b R

Temos que R = 0,06855   B t u / l b R , assim, substituindo,

σ = 0,6825 - 0,59172 - 0,06855 ln ⁡ 3 1 = 0,01547 B t u l b R

Resposta

  1. 57,413 Btu/lb
  2. 0,01547 Btu/lbR
Ver Outros Exercícios desse livro