Enunciado

Água entra em uma bomba a 100 kPa e 30 °C a uma vazão de 1,35 kg/s, saindo a 4 MPa. Considerando que a bomba tem eficiência isentrópica de 70%, determine (a) o consumo real de potência, (b) a taxa de aquecimento por atrito, (c) a destruição de energia e (d) a eficiência de segunda lei para uma temperatura ambiente de 20 °C.

Passo 1

Vamos lá! A questão nos afirma que a eficiência isentrópica de uma bomba de água é especificada. Deve ser determinada a potência real, a taxa de aquecimento por fricção, a destruição por esforço e a eficiência da segunda lei.

Podemos representar a questão como:

Assumindo que:

  1. Existem condições de funcionamento estáveis.
  2. As mudanças cinéticas e potenciais de energia são insignificantes.

Usando propriedades líquidas saturadas à temperatura indicada para o estado de entrada (Tabela A-4)

Passo 2

Pronto já temos todas as informações necessárias, vamos para a análise. Desse modo temos que no item(a) A entrada de energia, se o processo foi isentrópico, é

Dada a eficiência isentrópica, a potência real pode ser determinada como

Passo 3

Já no item b) A diferença entre o trabalho real e isentrópico é o aquecimento por fricção na bomba.

Passo 4

No item (c) A entalpia na saída da bomba para o processo real pode ser determinada a partir de

A entropia na saída é

A potência reversível e a destruição exagerada são

Passo 5

Já no item d) A eficiência da segunda lei é

Resposta

a ) 7.554   k W

b )   2.266   k W

c )   2.193   k W

d )   0.710

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