Segunda Lei da Termodinâmica - Exercícios e Eficiência Isentrópica

A segunda Lei da termodinâmica Exercício e Eficiência isentrópica ZEA0466 Termodinâmica FZEAUSP Profa Izabel C F Moraes Leitura prévia cap7 tópicos 712 Cengel Boles Termodinâmica Ed McGraw Hill 7ª ed Objetivo Definir as eficiências isentrópicas dos diversos dispositivos Exercícios 1 Ar considerado como gás ideal escoa através de um compressor e um trocador de calor Fig 1 Uma vazão 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 potência do compressor e a vazão mássica da água de resfriamento b a taxa de geração de entropia kWK para o compressor e o trocador de calor Utilizando o Modelo de Gás Ideal GI A Fig 2 mostra 2 estados de um GI com o mesmo valor de entropia específica Fig1 Diagramas Ts e hs mostrando estados que têm a mesma entropia específica Fig2 Dois estados de um GI em que s1 s2 𝐬𝟐 𝐬𝟏 𝐬𝐓𝟐 𝟎 𝐬𝐓𝟏 𝟎 𝐑𝐠𝐥𝐧 𝐏𝟐 𝐏𝟏 𝟎 𝐬𝐓𝟐 𝟎 𝐬𝐓𝟏 𝟎 𝐑𝐠𝐥𝐧 𝐏𝟐 𝐏𝟏 𝐬𝐓𝟐 𝟎 𝐬𝐓𝟏 𝟎 𝐑𝐠𝐥𝐧 𝐏𝟐 𝐏𝟏 𝑃2 𝑃1𝑒𝑥𝑝 𝑠𝑇2 0 𝑠𝑇1 0 𝑅𝑔 𝑃2 𝑃1 exp𝑠𝑇2 0 𝑅𝑔 exp𝑠𝑇1 0 𝑅𝑔 A função Pr as vezes é chamada de pressão relativa interpretação errônea Observe que Pr não é realmente uma pressão Não confundir com Pr pressão reduzida do fator de compressibilidade Relação entre os volumes específicos Diagramas Diagrama hs Diagrama de Mollier Diagrama Ts Diagrama Pv Diagrama Ts W Área p dν adiabatico Q 0 Q fricción Q Área 1 2 T ds Isocórico W 0 ciclos WT WT QT isoentrópico Q 0 Q fric 0 S₁ S₂ Eficiência isentrópica Como avaliar o desempenho de uma máquina real Comparando seu desempenho com o de uma máquina ideal operando sob as mesmas condições Medida no desvio entre os processos reais e os processos ideais correspondente Fonte Çengel Boles 7ª ed O desempenho pode ser avaliado pela eficiência isentrópica Eficiência isentrópica de turbinas Consideremos inicialmente 2 turbinas adiabáticas uma reversível e a outra não 𝜂𝑠𝑡𝑢𝑟 ℎ1 ℎ2 ℎ1 ℎ2𝑠 07 𝜂𝑠𝑡𝑢𝑟 088 Fonte Çengel Boles 7ª ed Eficiência isentrópica Compressor e bomba 𝜂𝑠𝑐𝑜𝑚𝑝 ℎ2𝑠 ℎ1 ℎ2 ℎ1 Fonte Çengel Boles 7ª ed 𝜂𝑠 𝑣 𝑃2 𝑃1 ℎ2 ℎ1 Eficiência isentrópica dos bocais 𝜂𝑠𝑏𝑜𝑐𝑎𝑖𝑠 ℎ1 ℎ2 ℎ1 ℎ2𝑠 Fonte Çengel Boles 7ª ed Se Ventrada V1 e V1V2 Exercícios 1 Vapor de água entra em uma turbina adiabática em regime permanente a 3 MPa e 400 C e sai a 50 kPa e 100 C Se a potência produzida pela turbina for de 2 MW determine a a eficiência isentrópica da turbina e b a vazão mássica de vapor de água que escoa através da turbina 2 Ar comprimido por um compressor adiabático de 100 kPa e 12 ºC até uma pressão de 800 kPa à vazão constante de 02 kgs Se a eficiência isentrópica do compressor for de 80 determine a a temperatura de saída do ar e b a potência entregue ao compressor 3 Ar a 200 kPa e 950 K entra em um bocal adiabático a baixa velocidade e é descarregado à pressão de 80 kPa Se a eficiência isentrópica do bocal for de 92 determine a a máxima velocidade de saída possível b a temperatura de saída e c a velocidade de saída real do ar Admita calores específicos constantes para o ar OBRIGADA CUIDEMSE