52 Um misturador adiabático, que opera em regime permanente, é alimentado com dois escoamentos de água. Um deles é de vapor saturado a 0,6 MPa e o outro apresenta pressão e temperatura iguais a 0,6 MPa e 600 °C. O escoamento, na seção de saída do equipamento, apresenta pressão igual àquelas das seções de entrada e temperatura de 400°C. Determine a geração de entropia neste processo.

Passo 1

E aí... vamos começar mais uma questãozinha?

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

m ˙ 3 = m ˙ 1 + m ˙ 2

Da quação da energia:

m ˙ 3 h 3 = m ˙ 1 h 1 + m ˙ 2 h 2

E também da equação da entropia:

m ˙ 3 s 3 = m ˙ 1 s 1 + m ˙ 2 s 2 + S ˙ g e r

Ahhhh... e também de tabelas do final do livro.

Passo 2

Para 1, que é uma parte da alimentação, em vapor saturado a 0,6 MPa, a entalpia e a entropia específica, pegando na tabela B.1.2:

h 1 = 2756,8   k J / k g

s 1 = 6,760   k J / k g K

Para 2, que é a outra parte da alimentação. Se a gente olhar na tabela B.1.2 a temperatura de saturação pra 0,6 MPa, vamos ver que é mais baixa que 600°C, então vamos ter vapor superaquecido. Pegando a entalpia e a entropia, na tabela B.1.3:

h 2 = 3700,9   k J / k g

s 2 = 8,2674   k J / k g K

E para 3, que é a saída, como a temperatura de saturação pra 0,6 MPa é mais baixa que 400°C, então também temos vapor superaquecido. Pegando a entalpia e entropia na tabela B.1.3:

h 3 = 3270,3   k J / k g

s 3 = 7,7078   k J / k g K

Passo 3

Como a vazão não é dada, vamos fazer algumas manipulações. Pegando a equação da continuidade :

m ˙ 3 = m ˙ 1 + m ˙ 2

m ˙ 2 = m ˙ 3 - m ˙ 1

Colocando na equação da energia:

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

Dividindo tudo pela vazão de 3, que é a vazão total:

m ˙ 1 m ˙ 3 = 0,456

E pra vazão 2:

m ˙ 2 m ˙ 3 = 0,544

Passo 4

Daí podemos achar a entropia gerada:

m ˙ 3 s 3 = m ˙ 1 s 1 + m ˙ 2 s 2 + S ˙ g e r

s 3 = m ˙ 1 m ˙ 3 s 1 + m ˙ 2 m ˙ 3 s 2 + S ˙ g e r m ˙ 3

S ˙ g e r m ˙ 3 = 0,128   k J / k g K

Resposta

S ˙ g e r m ˙ 3 = 0,128   k J / k g K

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