termodinamica aplicada

Análise Termodinâmica de processo

1. Determinar o trabalho de compressão (1) e temperatura de saída do compressor (2):

1.1 Hipóteses

Regime permanente;
Gás ideal;
Adiabático;
Ponto 1 ao ponto 2.

1.2. Modelagem termodinâmica:

- 1° Identificar por meio dos princípios da termodinâmica qual é a variável de interesse:

Trabalho: 

- 2° Identificar para variável de interesse quais a propriedades termodinâmicas a descrevem:
2° principio - Balanço de energia:
 (01)
Sendo:
E – Energia; t – tempo;
Q – Calor trocado pelo sistema na forma de taxa;
W – Trabalho trocado pelo sistema na forma de taxa; m – massa trocada pelo sistema na forma de taxa; e = entalpia(h) + energia cinética (EKe) + energia potencial (EP).
Considerando regime permanente, sistema adiabático, e a energia cinética e potencial desprezíveis, isolando a variável  temos a seguinte equação:

 (02)

- 3° Identificar quais variáveis mensuráveis disponíveis podem ser utilizadas para definir as propriedades termodinâmicas:
1° principio: Balanço de massa:
 (03)

Como foi definido regime permanente fica-se com a seguinte equação:
 (04)

Utilizando a equação de balanço de massa com a equação de balanço de energia temos a seguinte equação:
 (05)

Balanço de entropia:
 (06)

Para regime permanente e sistema adiabático, e adotando-se processo completamente reversível (Sg = 0) tem-se:
 (07)

4° Avaliar a variação total da propriedade escolhida:
 (08)

Processo isoentrópico. Para resolver este sistema devemos obter a função termodinâmica:
 (09)
 (10)

Com estas funções definidas pode-se:
Calcular a temperatura T2, pois se S1 = S2 da função  obtém-se T=ƒ(P);
Com os dados de (T, P) na entrada e na saída, pode-se determinar (h1-h2);
Com (h1-h2) pode-se calcular o trabalho .