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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 198

198. Um tubo capilar adiabático é utilizado em alguns sistemas de refrigeração para deixar cair a pressão do refrigerante a partir do nível do condensador para o nível do evaporador. Durante um processo, o R-134a entra no tubo capilar como líquido saturado a 50 °C e sai a -12 °C. Determine a taxa de geração de entropia no tubo capilar para um fluxo de massa de 0,2 kg/s.

Passo 1

A taxa de geração de entropia no dispositivo de expansão durante esse processo pode ser determinada aplicando a forma de taxa do saldo da entropia no sistema. Observando que o sistema é adiabático e, portanto, não há equilíbrio de entropia de transferência de calor para este sistema de fluxo constante, pode ser expresso como:

- ∑ Q T v i z i n h a ç a + m d S s i s t e m a d t   + m ˙ ∆ S c o r r e n t e s = S ˙ g e r a d a

A partir das simplificações chegamos que

S ˙ g e r a d a = m ˙ ∆ S c o r r e n t e s

S g e r a d a = ( s 2 - s 1 )

Pode ser facilmente demonstrado com um balanço de energia que a entalpia permanece constante durante o processo de estrangulamento. Os laços do refrigerante nos estados de entrada e saída são (Tabelas A-11 a A-13):

T 1 = 50 ° C   e   x 1 = 0   → h 1 = 123,50 k J k g . K s 1 = 0,44193 k J k g . K

T 2 = - 12 ° C   e   h 2 = h 1 → x 2 = h 2 - h l h l v = 123,50 - 35,92 207,38 = 0,4223 s 2 = s l + x 2 s l v = 0,48038 k J k g . K

Substituindo na expressão do balaço de entropia chegamos em:

S ˙ g e r a d a = m ˙ ∆ S c o r r e n t e s = 0,2 k g s 0,48038 k J k g . K - 0,44193 k J k g . K = 0,00769   k W / K

Resposta

S ˙ g e r a d a = 0,00769   k W / K

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