Ar considerado como um gás ideal escoa através de um compressor e um trocador de calor mostrados na Fig. P6.114. Um fluxo separado de água líquida também escoa através do trocador de calor. Os dados fornecidos são para operação em regime permanente. As perdas de calor para a vizinhança, assim como as variações das energias cinética e potencial, podem ser desprezadas. Determine:
a) a potência do compressor, em , e a vazão mássica da água de resfriamento, em .
b) as taxas de geração de entropia, em , para o compressor e o trocador de calor.
Passo 1
E aí, bora resolver essa questão comigo:
Bora lá!
Letra a)
Começamos o nosso problema aplicando um balanço de massa entre os pontos 1 e 2 do compressor:
equação de taxa de energia entre os pontos 1 e 2 do compressor:
Como e desprezando os efeitos das energias cinéticas e potencial:
Calculando o fluxo de ar:
Substituindo os dados:
Pelas tabelas do Apêndice A, obtemos:
Assim:
Passo 2
Para calcularmos a taxa de fluxo de água de resfriamento:
Aplicando um balanço de energia no trocador de calor:
Como :
Obtendo as entalpias do gás pelas tabelas do Apêndice A:
Substituindo os dados:
Passo 3
Letra b)
Calculando a taxa de geração de entropia.
Para compressor:
Obtemos as entropias especificas pelas tabelas do Apêndice A:
Assim, para um gás ideal:
Substituindo os dados:
Passo 4
Para o trocador de calor:
Obtemos as entropias especificas pelas tabelas do Apêndice A:
Assim, para um gás ideal:
Substituindo os dados:
Ufa, terminamos!
Até a próxima questão!