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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 14

14- Água evapora no interior do tubo de uma caldeira que opera a 100   k P a . A velocidade do escoamento de líquido saturado que alimenta o tubo é 1   m / s e o tubo descarrega vapor saturado a 100   k P a .

Qual é a velocidade do escoamento de vapor na seção de descarga do tubo? É razoável admitir que a pressão no escoamento é constante nesse caso?

Passo 1

O volume de controle é simples e é parecido com a imagem abaixo

Mas o que seria essa entrada e essa saída? Bem, a entrada seria a entrada de água normal com 1   m / s e a saída seria somente a saída do vapor de água que é esquentada dentro do volume de controle. Portanto pela vazão mássica (pois teremos variação do volume específico) teríamos:

m ˙ = A v ν e

Onde nada se perde então a mesma vazão que temos na entrada se tem na saída ou seja:

m ˙ e n t r a d a = m ˙ s a í d a

Então:

A v e n t r a d a ν e n t r a d a = A v s a í d a ν s a í d a

Considerando a área de entrada e de saída iguais então temos:

v e n t r a d a ν e n t r a d a = v s a í d a ν s a í d a

Passo 2

Pela tabela B . 1.2 temos que o volume específico de evaporação e liquido para a água saturada a 100   k P a são iguais a:

ν s a í d a = 1.694 m 3 k g ; ν e n t r a d a = 0.001043 m 3 k g

Lembrando que a saída é o vapor e a entrada é o líquido.

Como tempos a velocidade de entrada então:

v e n t r a d a ν e n t r a d a = v s a í d a ν s a í d a

1 0.001043 = v s a í d a 1.694 → v s a í d a = 1624.16   m / s

Entra o líquido ali mais ou menos, meio morto quase parando sai um vapor com velocidade altíssima! Nervosa

Passo 3

A velocidade de qualquer substância dentro de um volume de controle é causada por variação de pressão, então se você teve uma grande variação de velocidade para a saída é por que a pressão na saída é menor que na entrada.

Resposta

1624.16   m / s

P r e s s ã o   n a   s a í d a < P r e s s ã o   n a   e n t r a d a

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