Question

Para comprimir helio de 120 k Pa y 310 a 700 kPa y 430 k, hay una pérdida de calor de 20 KJ/Kg durante el proceso. Despreciando los cambios de energía cinética, determina la entrada de potencia requerida para una tasa de flujo masico de 90 Kg/min

Answer 1

RESPUESTA:

Para resolver este ejercicio aplicaremos la primera ley de la termodinámica. Tenemos:

Q - W = ΔU

En un sistema abierto la energía interna viene dada por:

Q - W = m·(h₂ + 0.5·V₂² + g·z₂ - h₁ -0.5V₁² - g·z₁)

Entonces tenemos que la alturas son iguales y por otra parte no se asumen los cambios cinemáticos, entonces:

Q - W = m·(h₂-h₁)

Q = - 20 KJ/Kg

Ahora para los gases ideales se cumple que la diferencia de entalpía:

(h₂-h₁) = R· (T₂-T₁)

Con esto procedemos a calcular el trabajo.

-1800000J/min - W = 90 kg/min · 8.31 J/mol·K · ( mol/0.004 kg)·(310K - 430K)

W = + 20,63 KJ/min

W = 24237 KJ/min · (1min/60s)

W = 403.95 KW → Trabajo necesario