Question

- Se va a comprimir helio, de 120 kPa y 310 K, hasta 700 kPa y 430 K. Durante el proceso de compresión hay una pérdida de calor de 20 kJ/kg. Despreciando los cambios de energía cinética, determine la potencia requerida para un flujo másico de 90 kg/min

Answer 1

Necesitamos usar la primera ley de la termodinámica:

Q - W = ΔU

En un sistema abierto la energía interna es:

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

Asumimos que las alturas son iguales y  no se consideran los cambios cinemáticos o de movimiento, entonces:

Q - W = m·(h₂-h₁).

Sabemos que:

Q = - 20 KJ/Kg

m = 90 kg/min

La diferencia de entalpía en los gases ideales es:

(h₂-h₁) = R· (T₂-T₁)

Donde:

T₁ = 310 K

T₂ = 430 K

R = 8.31 J/mol·K

1 mol de Helio es: 0.004 kg

Sustituyendo en Q - W = m · R · (T₂-T₁) :

-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)

El trabajo o la potencia necesaria es de:

W = 403.95 KW