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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 97

Água entra uma caldeira a 500 psia como um líquido saturado e sai a 600 °F à mesma pressão. Calcule a transferência de calor por unidade de massa de água.

Passo 1

Fazendo o diagrama do processo:

Na figura a temperatura da caldeira é P e a temperatura de saída da água é T 2

Passo 2

Obtendo as propriedades do vapor da tabela de vapor saturado à pressão de P 1 = 500   p s i da tabela A5-E “Água, líquido-vapor saturados – Tabela com entrada de pressão” da página 966, obtemos:

Entalpia: h 1 = h f = 449,51   k J / k g

Obtendo as propriedades do vapor para líquido supersaturado na tabela A6-E “Água, vapor superaquecido” da página 970, obtemos:

T 2 = 600 º   F h 2 = 1298,6   B t u / l b m

Passo 3

Vamos considerar o volume de controle como o tubo em que o fluido passa, já que massa atravessa a fronteira. Existe apenas uma entrada e uma saída. Portanto, a massa qe entra é a massa que sai. Matematicamente:

m ˙ 1 = m ˙ 2

Aplicando a conservação de energia para o sistema

Para a condição de regime permanente,a energia armazenada no sistema é nula. Portanto:

E ˙ e n t r a d a = E ˙ s a í d a m ˙ h 1 + V 1 2 2 e n t r a d a + Q ˙ e n t r a d a = Q ˙ h 2 + V 2 ˙ 2 s a í d a m ˙ h 1 + 0 + Q ˙ e n t r a d a = m ˙ h 2 Q ˙ e n t r a d a = m ˙ ( h 2 - h 1 )

Calculando a taxa de transferência de calor por unidade de massa de água:

Q e n t r a d a = h 2 - h 1 1298,6 B t u l b m - 449,5 B t u l b m Q e n t r a d a = 849,1 B t u l b m

Portanto, a taxa de transferência de calor por unidade de massa de água é 849,1 Btu/lbm

Resposta

Q = 849,1   B t u / l b m

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