Enunciado

51 Um evaporador instantâneo isolado (flash) é alimentado com 1,5 kg/s de água a 500 kPa e 150°C proveniente de um reservatório geotérmico de água quente. Uma corrente de líquido saturado a 200 kPa é drenada pelo fundo do evaporador instantâneo e uma corrente de vapor saturado a 200 kPa é retirada do topo do evaporador e encaminhada a uma turbina. Determine a taxa de geração de entropia no processo que e ocorre no evaporador instantâneo.

Passo 1

E aí... pronto pra mais uma questão? Vamos lá...

Pra essa questão vamos usar a equação da continuidade (o que entra é igual ao que sai):

m ˙ 1 = m ˙ 2 + m ˙ 3

Da equação da energia:

m ˙ 1 h 1 = m ˙ 2 h 2 + m ˙ 3 h 3

E também da equação da entropia:

m ˙ 1 s 1 + S ˙ g e r + ∫ d Q ˙ T = m ˙ 2 s 2 + m ˙ 3 s 3

Ahhh... e também das tabelas lá do final do livro.

Passo 2

Em 1, que é a entrada, a gente pode olhar na tabela B.1.1 que a pressão de saturação da água a 150°C é um pouco mais baixa que 500 kPa, então é líquido ligeiramente comprimido.

Vamos considerar então que a entalpia e a entropia do líquido ligeiramente comprimido são iguais às do líquido saturado:

h 1 = 632,18   k J / k g

s 1 = 1,8417   k J / k g

Em 2 a gente tem líquido saturado a 200 kPa, então vamos olhar na tabela B.1.2 a entalpia e a entropia do líquido saturado:

h 2 = 504,68   k J / k g

s 2 = 1,53   k J / k g K

E em 3 a gente tem líquido saturado a 200 kPa, e olhando, também, na tabela B.1.2 a entalpia e a entropia do vapor saturado:

h 3 = 2706,63   k J / k g

s 3 = 7,1271   k J / k g K

Passo 3

Vamos às continhas, então.

Da equação da continuidade:

m ˙ 1 = m ˙ 2 + m ˙ 3

m ˙ 2 = m ˙ 1 - m ˙ 3

E substituindo na da energia:

m ˙ 1 h 1 = m ˙ 1 - m ˙ 3 h 2 + m ˙ 3 h 3

1,5 × 632,18 = 1,5 - m ˙ 3 × 504,68 + m ˙ 3 × 2706,63  

m ˙ 3 = 0,08685   k g / s

E pra achar a vazão em 2:

m ˙ 2 = m ˙ 1 - m ˙ 3

m ˙ 2 = 1,5 - 0,08685

m ˙ 2 = 1,41315   k g / s

Passo 4

Ahhh... temos que o evaporador é isolado, então não tem troca de calor:

Q ˙ = 0

Agora é só usar a equação da entropia:

m ˙ 1 s 1 + S ˙ g e r + ∫ d Q ˙ T = m ˙ 2 s 2 + m ˙ 3 s 3

1,5 × 1,8417 + S ˙ g e r + 0 = 1,41315 × 1,53 + 0,08685 × 7,1271

S ˙ g e r = 0,017   k W / K

E acamos aqui. Vamos pra próxima?

Resposta

S ˙ g e r = 0,017   k W / K

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Um conjunto cilindro-pistão-mola está conectado a um compressor d’água através de uma tubulação com válvula de controle. Inicialmente, o volume de câmara é nulo e a pressão interna necessária para mov
Um compressor refrigerado a água é alimentado com ar a 20 ° C e 90k P a e a pressão na seção de descarga do equipamento é igual a 500k P a . A eficiência isotérmica deste compressor é 80 % e a transfe
A Fig. P9.120 mostra o esquema de um sistema de refrigeração, essencialmente térmico, onde parte do fluido de trabalho é expandida através de uma turbina para acionar o compressor do ciclo de refriger
Uma turbina, com rendimento isoentrópico de 88 % , é alimentada com vapor d’água a 700 ° C e 2M P a . Sabendo que a pressão na exaustão da turbina é 10k P a , determine o trabalho específico na turbin
Um certo processo industrial requer 0,5k g / s de ar comprimido a 500k P a . A temperatura máxima aceitável para o ar comprimido é 30 ° C e propõe-se utilizar o arranjo mostrado na Fig. P9.46 para a p