Exercício de Termodinâmica I 265

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2
ÿ
P2 = 600 kPa, P4 = 200 kPa 
Compressor adiabático e reversível: q = 0 e 
sgen = 0 Energia 
Eq.6.13: h ÿ w
2 3
Energia Eq.6.13: h3 = wT + h4 ;
1
Sonntag, Borgnakke e van Wylen
k = T3(200/600)0,2857 = 0,7304 T3
Para calor específico constante a relação isentrópica torna-se Eq.8.32
3
1
Um compressor de ar portátil movido a calor consiste em três componentes: (a) um 
compressor adiabático; (b) um aquecedor de pressão constante (calor fornecido por uma fonte 
externa); e (c) uma turbina adiabática. O ar ambiente entra no compressor a 100 kPa, 300 K, e é 
comprimido a 600 kPa. Toda a energia da turbina vai para o compressor, e a exaustão da turbina 
é o fornecimento de ar comprimido. Se for necessário que esta pressão seja de 200 kPa, qual 
deve ser a temperatura na saída do aquecedor?
ÿ
Equação de energia para eixo:
é
ÿ
= h2
ÿw
201,5 = 1,004 T3(1 ÿ 0,7304) => T3 = 744,4 K
P
ÿ
Turbina adiabática e reversível:
4
Entropia Eq.9.8: s2 = s1
Para calor específico constante a relação isentrópica torna-se Eq.8.32
300
T
9h45
Processo:
ÿ
v
= 300(6)0,2857 = 500,8K
Solução:
= CP0(T2 - T1) = 1,004(500,8 ÿ 300) = 201,5 kJ/kg q = 0 e 
sgen = 0 Entropia
Eq.9.8: s4 = s3
ÿwc = wT = CP0(T3 ÿ T4)
4
H
3
q
4
T
2
Aquecedor
1
C
100kPa
200 kPa
k
c
k-1
c
P2ÿ
P1
T4 = T3(P4/P3)
k-1
600 kPa
T2 = T1
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.
Tabela de Ar A.5: R = 0,287 kJ/kg-K, Cp = 1,004 kJ/kg K, k = 1,4
qc + h1 = h2 + wc;
q = Cp(T3 - T2) = -205 kJ/kg, Q. = m. q = -102,5 kW
2
qc = 0,
Estado 1: T1 = To = 20o C, P1 = Po = 100 kPa, m. = 0,5 kg/s Estado 2: 
P2 = P3 = 500 kPa
Q legal
1ª Lei Eq.6.13:
Um certo processo industrial requer um fornecimento constante de 0,5 kg/s de ar comprimido a 500 
kPa, a uma temperatura máxima de 30°C. Este ar deve ser fornecido através da instalação 
de um compressor e um pós-resfriador. As condições ambientais locais são 100 kPa, 20°C. 
Usando um compressor reversível, determine a potência necessária para acionar o compressor e 
a taxa de rejeição de calor no pós-resfriador.
Energia do pós-resfriador Eq.6.13: q + h2 = h3 + w; w = 0,
-Banheiro
assumir calor específico constante
Solução:
Seção do pós-resfriadorSeção do compressor
Sonntag, Borgnakke e van Wylen
= m. wC = -86 kW
3
9h46
T2 = T1 (P2/P1)
Compressor
= 293,15 (500/100)0,2857 = 464,6K
C
1
Estado 3: T3 = 30o C, P3 = 500 kPa 
Compressor: Suponha isentrópico (adiabático q = 0 e reversível sgen = 0 )
assuma o calor específico constante da Tabela A.5 wc 
= Cp(T1 - T2) = -172,0 kJ/kg
Da equação de entropia Eq.9.8 isso dá a constante s que é expressa para um gás ideal na 
Eq.8.32
k-1
k
C
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