Gabarito disponível
O compressor utilizado numa indústria química é alimentado com CO₂ a 100kPa e 300K. A pressão e a temperatura na seção de descarga do compressor são iguais a 1200kPa e 600K, respectivamente. O CO₂ deixa o compressor a 30m/s e escoa para um aftercooler, deixando o aftercooler a 1200kPa e 400K. Considerando que a potência utilizada no acionamento do compressor é 50kW, que a velocidade na alimentação do compressor é desprezível e que o compressor é adiabático e utilizando a tabela abaixo de entalpia para o CO₂, determine a taxa de transferência de calor no aftercooler e assinale a opção correta.
Dado: q + h₁ + V₁²/2 = h₂ + V₂²/2 + w
T(K) | h (kJ/kg)
300 | 214,38
400 | 303,76
600 | 506,07
Dado: q + h₁ + V₁²/2 = h₂ + V₂²/2 + w
T(K) | h (kJ/kg)
300 | 214,38
400 | 303,76
600 | 506,07
Resolução comentada
A vazão é obtida pelo balanço no compressor e o calor, pelo balanço no aftercooler: Q ≈ −34,39 kW.
No compressor adiabático, w = (506,07 − 214,38) + 30²/2000 ≈ 292,14 kJ/kg. Com 50 kW, ṁ ≈ 0,17 kg/s. No aftercooler, Q = ṁ(h₃ − h₂) = 0,17 × (303,76 − 506,07) ≈ −34,39 kW, com cálculo feito com vazão arredondada.
Análise das alternativas
As demais alternativas (−31,39, −32,39, −33,39 e −35,39 kW) não resultam do balanço de energia com a vazão correta. São valores próximos usados como distratores.
Referência: Primeira lei da termodinâmica para volume de controle em regime permanente
Resolução comentada do VaiConcursos.