Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 148
148. Em uma instalação para produção de gelo, água a é congelada a pressão atmosférica pela evaporação de líquido saturado a . O refrigerante deixa o evaporador como vapor saturado, e a instalação está dimensionada para produzir gelo a a uma taxa de . Determine a taxa de geração de entropia nessa instalação.
Passo 1
Olha só! Inicialmente, para se resolver esse problema, vamos destacar alguns pontos importantes que podemos perceber em nosso enunciado...
A primeira coisa perceptível, é que em nosso sistema, existem condições operacionais estáveis.
A segunda coisa importante, é que a influência das energia cinética e potencial em nosso problema, serão consideradas desprezíveis.
Passo 2
Terminada essa parte introdutória, que é chatinha, mas extremamente importante bora por a mão na massa de verdade.
Tomamos o volume de controle formado pelo evaporador com uma única entrada e uma única saída como sistema. A taxa de geração de entropia dentro deste evaporador durante esse processo pode ser determinada aplicando a forma de taxa da balança de entropia no sistema. O balanço de entropia para este sistema de fluxo constante pode ser expresso como...
Como existem condições operacionais estáveis, então...
E ficamos com...
Só que como temos uma única entrada e saída no sistema, então...
E também temos que...
Ou seja...
Passo 3
Da tabela , sabemos que as propriedades do refrigerante são...
A taxa que deve ser removida da água para congelá-la a uma taxa de é...
Sendo assim, o fluxo de massa vai ser dado pela divisão da potência de entrada pela entalpia .
E desse modo, substituindo os valores numéricos obtidos na última fórmula do , a taxa de geração de entropia vai ser igual à...