Enunciado

A pressão na seção de descarga de um compressor e a transferência de calor por unidade de massa do fluido que escoa pelo equipamento são iguais àquelas descritas no Prob. 9.29. Considerando que a eficiência isotérmica do compressor seja igual a 80 % , determine o trabalho específico e a temperatura na seção de descarga deste compressor.

Passo 1

Fala galera, beleza?

Vamos resolver mais uma questão de termodinâmica juntos!

Começamos o problema indo até o Prob 9.29 e buscando alguns dados e informações:

Inicio:

T 1 = 0 ° C = 273   K

p 1 = 100   k P a

Pela Tabela B.5.2, obtemos os seguintes valores de entalpia e entropia para o R-134a:

h 1 = 403,4   k J / k g

s 1 = 1,8281   k J / k g ⋅ K

Final:

Como trabalhamos com um compressor isotérmico, temos que:

T 1 = T 2 = T = 0 ° C = 273   K

Sabemos que o fluido é descarregado em forma de vapor saturado, assim, na Tabela B.5.1, obtemos os seguintes valores para a entalpia e entropia de descarga:

h 2 = 398,4   k J / k g

s 2 = 1,7262   k J / k g ⋅ K

Passo 2

Pela equação de energia, temos:

q + h 1 + V 1 2 2 + g Z 1 = h 2 + V 2 2 2 + g Z 2 + w

Simplificando desprezando as variações nas energias cinética e potencial:

q + h 1 = h 2 + w

Pela equação de entropia, podemos expressar a transferência de calor da seguinte forma:

q = T ( s 2 - s 1 )

Substituindo na equação de energia simplificada:

T ( s 2 - s 1 ) + h 1 = h 2 + w

Substituindo os dados para calcular o trabalho:

273 ⋅ 1,7262 - 1,8281 + 403,4 = 398,4 + w

w = - 22,8   k J / k g

Considerando que a eficiência isotérmica do compressor seja igual a 80 % , temos:

w c = w n

w c = - 22,8 0,8

w c = - 28,5   k J / k g

Até aqui tá bem fácil, né?

Acredite se quiser, já estamos quase acabando!

Passo 3

A parte final do problema nos pede a temperatura na seção de descarga deste compressor, então utilizaremos a mesma equação utilizada no Passo 2 substituindo o trabalho do compressor:

T ( s 2 - s 1 ) + h 1 = h 2 c + w c

273 ⋅ 1,7262 - 1,8281 + 403,4 = h 2 c - 28,5

h 2 c = 404,1   k J / k g

Na Tabela B.5.1, para esse valor de entalpia de vapor saturado de R-134a, obtemos a temperatura de descarga de:

T 2 , c = 10 ° C

Eu não disse?

Acabamos!

Até a próxima questão!

Resposta

w c = - 28,5   k J / k g

T 2 , c = 10 ° C

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