54 Determine a disponibilidade nos quatro estados da central de potência descrita no Prob 9.42. Admita que a temperatura do ambiente é 298 K.

Passo 1

Opaaaaa... vamos começar mais uma questão?

Pra essa aqui vamos precisar da equação de disponibilidade:

Ψ = h - h 0 - T 0 s - s 0

e vamos usar as tabelas do final do livro.

Passo 2

Ahhh.. vamos começar já dizendo quem são essas propriedades com zero (a gente vai usar isso quase sempre).

Bom... são as propriedades a temperatura ambiente( T 0 = 298   K   =   25 ° C ) e pressão atmosférica.

Como a água é um líquido levemente comprimido nessas condições, então podemos pegar os dados do líquido saturado a 25°C.

Olhando, então, na tabela B.1.1, a entalpia e a entropia específicas:

h 0 = 104,9   k J / k g

s 0 = 0,3674   k J / k g K

Passo 3

No estado 1 a gente tem os dados:

P 1 = 20   M P a

T 1 = 700   ° C

Se a gente olhar na tabela B.1.2 a temperatura de saturação pra 20 MPa:

T s a t 20   M P a = 365,81   ° C

Como a T 1 é mais alta que a temperatura de saturação, então temos vapor superaquecido.

Pegando, então, na tabela B.1.3, a entalpia e a entropia específicas:

h 1 = 3809,1   k J / k g

s 1 = 6,7993   k J / k g K

Jogando tudo na equação:

Ψ 1 = h 1 - h 0 - T 0 s 1 - s 0

Ψ 1 = 3809,1 - 104,9 - 298 × 6,7993 - 0,3674

Ψ 1 = 1787,5   k J / k g

Passo 4

No estado 2 a gente só tem a pressão:

P 2 = 20   k P a

A entalpia e a entropia específicas em 2:

h 2 = 2240,1   k J / k g

s 2 = 6,7993   k J / k g K

Jogando tudo na equação:

Ψ 2 = h 2 - h 0 - T 0 s 2 - s 0

Ψ 2 = 2240,1 - 104,9 - 298 × 6,7993 - 0,3674

Ψ 2 = 218 , 5   k J / k g

Passo 5

A entalpia e a entropias específicas em 3:

h 3 = 167,54   k J / k g

s 3 = 0,5724   k J / k g K

Jogando tudo na equação:

Ψ 3 = h 3 - h 0 - T 0 s 3 - s 0

Ψ 3 = 167,54 - 104,9 - 298 × 0,5724 - 0,3674

Ψ 3 = 1,51   k J / k g

Passo 6

A entropia e a entalpia específicas em 4:

h 4 = 187,6   k J / k g

s 4 = 0,5724   k J / k g K

Jogando tudo na equação:

Ψ 4 = h 4 - h 0 - T 0 s 4 - s 0

Ψ 4 = 187,6 - 104,9 - 298 × 0,5724 - 0,3674

Ψ 4 = 21,61   k J / k g

Resposta

Ψ 1 = 1787,5   k J / k g

Ψ 2 = 218,5   k J / k g

Ψ 3 = 1,51   k J / k g

Ψ 4 = 21,61   k J / k g

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