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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 192

192. Ar a 500 kPa e 400 K entra em um bocal adiabático a uma velocidade de 30 m/s e sai a 300 kPa e 350 K. Considerando calores específicos variáveis, determine (a) a eficiência isentrópica, (b) a velocidade de saída e (c) a geração de entropia.

Passo 1

Letra (b)

Nas condições informadas podemos obter as propriedades para o ar como sendo:

T 1 = 400 K     →         h 1 = 400,98 k J k g s 1 0 = 1,99194 k J k g K P r 1 = 3,806

T 2 = 35 0 K     →         h 2 = 350,49 k J k g s 2 0 = 1,85708 k J k g K

P r 2 = P 2 P 1 P r 1 = 2,2836 →         h 2 s = 346,31 k J k g

Os saldos no volume de controle dos processos reais e isentrópicos fornecem:

h 1 + V 1 2 2 = h 2 + V 2 2 2

Substituindo os valores chegamos que:

V 2 = 319,1   m / s

Novamente,

h 1 + V 1 2 2 = h 2 s + V 2 2 2

Substituindo os valores chegamos que:

V 2 s = 331,8   m / s

Passo 2

Letra (a)

A eficiência isentrópica pode ser determinada a partir da definição como:

η N = V 2 2 V 2 s 2 = 319,1 m s 2 331,8 m s 2 = 0,925

Passo 3

Letra (c)

Como o bico é adiabático, a geração de entropia é igual ao aumento de entropia do ar à medida que flui no bico:

S g e r = Δ S a r = s 2 0 - s 1 0 - R l n P 2 P 1

= 0,0118 k J k g . K

Resposta

  1. η N = 0,925
  2. V 2 = 319,1   m / s
  3. S g e r = 0,0118 k J k g . K
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