Enunciado

44- Reconsidere o P r o b .   12.39 . Determine os calores específicos da mistura, na base mássica, e calcule o k m i s t . Utilize os valores de entalpia fornecidos na T a b   A . 8 , e referentes a 850   K , para calcular os calores específicos.

Estime, utilizando as propriedades calculadas neste problema, a temperatura na seção de descarga da turbina ideal associada aquela descrita no P r o b .   12.39 .

Observe que a pressão na seção de descarga da turbina ideal é igual a 100   k P a

Passo 1

Se você fez a questão 39 aqui com a gente você viu que inicialmente temos uma mistura de C O 2 ,   H 2 O e N 2 a 1000   K e 500   k P a que alimenta uma turbina adiabática numa base mássica de 10   % de C O 2 , 10 % de H 2 O e 80 %   de N 2 e que entra nessa turbina a 2   m 3 / s .

Utilizando os valores da tabela A . 8 para 850   k e sabendo que Δ h = c p Δ T nós teremos uma constante específica para os elementos:

c p   C O 2 = 789.93 850 = 0.93   k J / k g K

c p   H 2 O = 1658.49 850 = 1.951   k J / k g K

c p   N 2 = 903.26 850 = 1.063   k J / k g k

E a constante R é única e absoluta e vale:

R C O 2 = 0.1889   k J / k g K

R N 2 = 0.2968   k J / k g K

R H 2 O = 0.4615   k J / k g K

Pela mesma tabela A . 8 (dados que ficam na parte de cima da tabela)

Só que esses não são as constantes da mistura e sim as constantes de cada elemento a essa temperatura

Passo 2

Encontrando agora as constantes da mistura já que temos 10   % de C O 2 , 10 % de H 2 O e 80 %   de N 2 , então

R m i s t u r a = 0.1 × 0.1889 + 0.1 × 0.4615 + 0.8 × 0.2968 = 0.30248   k J / k g K

c p   m i s t u r a = 0.1 × 0.93 + 0.1 × 1.951 + 0.8 × 1.063 = 1.1385   k J / k g K

E essa mistura nos dará:

c v   m i s t u r a = c p   m i s t u r a - R m i s t u r a = 0.83602   k J / k g K

Então k m i s t u r a será:

k m i s t u r a = c p   m i s t u r a c v   m i s t u r a = 1.362

E achando essas constantes (sobretudo o k m i s t u r a ) já respondemos grande parte da questão

Passo 3

E como queremos saber a temperatura na descarga sabendo que na entrada temos 1000   K e 500   k P a e que o processo é adiabático, então pelas equações do capítulo 9 teremos:

T d = T a P d P a k - 1 k

Onde os índices d e a significam descarga e alimentação

T d = 1000 100 500 1.362 - 1 1.362 = 651.96   K

E assim fechamos a questão, muito obrigado a quem leu até aqui e até a próxima :D

Resposta

k m i s t u r a = 1.362

T d = 651.96   K

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