Enunciado

Um compressor de ar comprime 15 L / s de ar a 120 kPa e 20 °C para 800 kPa e 300 °C enquanto consome 6,2 kW de potência. Quanto dessa potência está sendo utilizada para aumentar a pressão do ar, e qual é a potência necessária para mover o fluido pelo compressor?

Passo 1

Vamos desenhar um esquema:

O fluxo é constante e o ar é um gás ideal. A constante do ar é 0,287 k P a ⋅ m 3 / k g ⋅ K

Então, o volume específico do ar na entrada é:

v 1 = R T 1 P 1 = 0.7008   m 3 / k g

O fluxo de massa do ar é:

m   =   V 1 v 1 = 0.02140   k g / s

Comparando o fluxo de trabalho com a equação dos gases ideais:

w f l u x o = P 2 v 2 - P 1 v 1 = R ( T 2 - T 1 ) = ( 0.287   k J / k g . K ) ( 300 - 20 ) K = 80.36   k J / k g

Passo 2

Então, teremos:

Potência que está sendo utilizada para aumentar a pressão do ar:

W f l o w = m w f l o w - 1.72   k W

Potência necessária para mover o fluido pelo compressor:

W = W t o t a l ,   e n t - W f l u x o = 4.48   k W

Resposta

W f l o w = m w f l o w - 1.72   k W

W = W t o t a l ,   e n t - W f l u x o = 4.48   k W

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