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Enunciado

Física - Frank White - Mecânica dos Fluidos- Ed: 6º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 2

Resolva o problema 9.1 se o gás for vapor. Utilize duas aproximações: (a) um gás ideal da tabela A.4 e (b) os dados de gás real das tabelas de vapor [15].

Passo 1

E aí, galeraaaa! Tudo bem? Pra esse exercício aqui que vamos fazer juntos, eu vou redesenhar o problema 9.1 pra gente lembrar dele.

Passo 2

(a) Na tabela A-4, a gente vai pegar os valores de k = 1,33, R = 416 J/kg.K e CP = 1858 J/kg.K. Depois vamos calcular nossa velocidade V2 e variação de entropia, beleza?

C p T 1 + 1 2 V 1 2 = C p T 2 + 1 2 V 2 2

1858 260 + 1 2 75 2 = 1 8 58 207 + 1 2 V 2 2 → V 2 = 450   m / s

s 2 - s 1 = C p ln ⁡ T 2 T 1 - R l n p 2 p 1

s 2 - s 1 = 1858 ln ⁡ 207 + 273 260 + 273 - 461 ln ⁡ 30 140 = 515   J / ( k g . k )

Passo 3

(b) Considerando um gás real, vamos precisar calcular as entalpias do vapor em cada uma das condições dadas. Na verdade, a gente nem vai calcular. Vamos usar a tabela de vapor do livro e observar que:

T = 260 ° C   e   P = 140   k P a → h 1 = 2,993   x   10 6 J k g

T = 2 07 ° C   e   P = 30   k P a → h 1 = 2 , 893   x   10 6 J k g

Passo 4

Agora o que muda é que na equação de energia, onde tínhamos antes C p T vamos chamar de h , pois você deve sempre se lembrar que h = C p T

h 1 + 1 2 V 1 2 = h 2 + 1 2 V 2 2 = 2,993 x 10 6 + 1 2 75 2 = 2,893   x   10 6 + 1 2 V 2 2 → V 2 = 453   m / s

Além disso, fica agora mais fácil ainda de calcular a variação de entropia, sabe o motivo disso? Porque é tudo tabelado hahaah

Então se você for na tabela de vapor do livro, vai ter que para 140 kPa e 260°C, o valor de entropia é 7915 J/kg.K. Por sua vez no ponto 2, nas condições dadas no enunciado, você vai obter um valor de entropia em torno de 8427 J/kg.K, logo:

s 2 - s 1 = 8427 - 7915 = 512 J k g . K

Resposta

  1. V 2 = 450   m / s

    2. Δ S = 515 J k g . K

  2.   V 2 = 45 3   m / s

Δ S = 51 2 J k g . K

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