Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 62

62 O trocador de calor mostrado na Fig. P10.62 é alimentado com água líquida saturada a 200 kPa. O escoamento de água no trocador não apresenta perda de carga e a transferência de calor para a água é realizada através de uma bomba de calor reversível que opera num ambiente onde a temperatura é igual a 17°C. A vazão de água é 0,033 kg/s e todo o processo é reversível. Sabendo que a potência de acionamento da bomba de calor é 40 kW, determine a temperatura na seção de saída do trocador e o aumento de disponibilidade na água.

Passo 1

Eaiii... bora lá?

Nessa questão vamos usar a equação da energia:

h 1 + q 0 + w = h 2

E também a equação da entropia:

s 1 + q 0 T 0 = s 2

E pra variação de disponibilidade:

Δ Ψ = h 2 - T 0 s 2 - h 1 - T 0 s 1

Ahhhhh... e como ele disse que não apresenta perda de carga, então a pressão é costante:

P 1 = P 2 = 200   k P s

Passo 2

Vamos fazendo aos poucos porque a ideia aqui é um pouco diferente.

Se a gente combinar a equação da entropia com a equação de energia:

h 1 - T 0 s 1 + w = h 2 - T 0 s 2

Vamos fixar o que ta do lado direto... (repara que é exatamente uma das parcelas da variação de disponibilidade)

(e já repara também que com essas aproximações, então o trabalho específico vai ser a variação de disponibilidade. Isso a gente confere depois)

h 2 - T 0 s 2 = h 1 - T 0 s 1 + w

h 2 - T 0 s 2 = 504,7 - 290,15 × 1,5301 + 40 0,033

h 2 - T 0 s 2 = 1260,7   k J / k g

Vamos aproveitar e já calcular a variação de disponibilidade (e verificar se realmente é igual ao trabalho específico)

Δ Ψ = h 2 - T 0 s 2 - h 1 - T 0 s 1

Δ Ψ = 1260,7   - 504,7 - 290,15 × 1,5301

Δ Ψ ≅ 1260   k J / k g

E o trabalho específico é:

w = 40 0,033

w = 1200   k J / k g

Checado, né... são próximo, sim...

Passo 3

Agora pra achar a temperaturaaaa.... muita calma nessa hora....

A gente vai ter que ir restando o h 2 - T 0 s 2 pra ver qual vai dar 1260,7 .

Testando primeiro para o vapor saturado:

h 2 - T 0 s 2 = h v - T 0 s v

h 2 - T 0 s 2 = 2706,63 - 290,15 × 7,1271

h 2 - T 0 s 2 = 638,70   k J / k g

Não é vapor saturado... então só pode ser vapor superaquecido...

Vamos pra tabela B.1.3 e tentar achar...

- pra 600°C:

h 2 - T 0 s 2 = 1157,34   k J / k g

- pra 700°C:

h 2 - T 0 s 2 = 1310,68   k J / k g

Então vamos precisar interpolar:

T 2 - 600 700 - 600 = 1260,7 - 1157,34   1310,68 - 1157,34  

T 2 = 667 ° C

Ufaaaaa... acabamos.... eu sei que é cansativo... meio aleatório, mas é o que podemos fazer, né....

Vamos pra próxima?

Resposta

T 2 = 667 ° C

Δ Ψ ≅ 1260   k J / k g

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Uma turbina de dois estágios é alimentada com vapor d’água a 10M P a e 550° C . A pressão final do primeiro estágio é 2M P a e a do segundo estágio é 50k P a . Admitindo que os dois estágios apresente
Um conjunto cilindro-pistão apresenta um carga fixa no pistão de modo que a pressão interna é constante. O conjunto contém 1k g de vapor d’água a 500k P a e com título igual a 50 % . Calor é transferi
O motor térmico indicado na F i g .P 10.79 é alimentado com ar nas condições do ambiente ( 300Ke100k P a ) . A taxa de transferência de calor do reservatório térmico que apresenta temperatura igual a
17 A equação de balanço de exergia é independente das equações que representam a primeira e a segunda lei da termodinâmica?
22. Um sistema fornece 10 kJ de energia na forma de:Trabalho elétrico numa bateria.Trabalho mecânico numa mola.Transferência de calor a 500 °C.Determine a variação de disponibilidade para o sistema em