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Enunciado

Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 93

Para o compressor de ar do Problema 7.66, realize um balancete completo de exergia, em kJ por kg de ar, com base no trabalho da entrada.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

É dado que:

  • Temperatura na entrada do compressor: T 1 = 27 ° C
  • Pressão na entrada do compressor: p 1 = 1   b a r
  • Pressão na saída do compressor: p 2 = 2,1   b a r
  • Entrada de trabalho: W ˙ c v / m = 64,6   k J / k g
  • Temperatura média na superfície: T b = 40 ° C
  • Transferência de calor para o compressor: Q ˙ c v / m = - 14   k J / k g
  • Temperatura ambiente: T 0 = 20 ° C
  • Pressão ambiente: p 0 = 1   b a r

Passo 3

A temperatura do ar na saída T 2

A T 1 = 27 ° C = 300   K da tabela de propriedades do ar como gás ideal

h 1 = 300,19   k J / k g

s 1 0 = 1,70203   k J / k g ⋅ K

Usando a equação de energia

Q ˙ c v m + h 1 = W ˙ c v m + h 2

→ - 14 + 300,19 = - 34,6 + h 2

→ h 2 = 380,79   k J / k g

Com h 2 = 380,79   k J / k g da tabela de propriedades do ar como gás ideal

T 2 = 380   K

s 2 0 = 1,94001   k J / k g ⋅ K

Passo 4

Um balanço de taxa de entropia

0 = Q ˙ T b + m ˙ s 1 - s 2 + σ ˙

→ σ ˙ m ˙ = - Q ˙ T b + m ˙ s 2 - s 1 = - Q / m T b + s 2 0 - s 1 0 - R ln ⁡ p 2 p 1

→ σ ˙ m ˙ = - - 14 313 + 1,94001 - 1,70203 - 8,314 28,97 ln ⁡ 2,1 1 = 0,06975   k J / k g ⋅ K

Passo 5

A destruição de exergia

E ˙ d m ˙ = T 0 σ ˙ c v m ˙ = 293 ⋅ 0,06975 = 20,436   k J / k g

Passo 6

Transferência de exergia acompanhando o calor

E ˙ q m ˙ = 1 - T 0 T b Q ˙ c v m = 1 - 20 + 273 40 + 273 - 14 = - 0,8945   k J / k g

Passo 7

Mudança na exergia

E f 2 - E f 1 = h 2 - h 1 - T 0 s 2 - s 1 = 380,79 - 300,19 - 293 0,02505

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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