Enunciado

Água fria entra em um gerador de vapor a 20 °C e sai como vapor saturado a 200 °C. Determine a fração do calor utilizada no gerador de vapor para preaquecer a água líquida, inicialmente a 20 °C, até a temperatura de saturação de 200 °C.

Passo 1

Vamos assumir que:

As condições operacionais são estáveis.

As perdas de calor do gerador de vapor são insignificantes.

O calor específico da água é constante à temperatura média.

Sabemos que,

O calor de vaporização da água a 200 ° C é h f g = 1939.8   k J / k g , e o calor específico da água líquida é c = 4.18   k J / k g . º C .

Então, o calor de vaporização da água representa a quantidade de calor necessária para vaporizar uma massa unitária de líquido a uma temperatura especificada. Usando o calor específico médio, a quantidade de transferência de calor necessária para pré-aquecer uma unidade de massa de água de 20°C a 200°C é:

q p r e a q u e c i m e n t o = c Δ T = 752.4   k J / k g

E,

q t o t a l = q f e r v u r a + q p r e a q u e c i m e n t o = 2692.2   k J / k g

Então, a fração do calor utilizada no gerador de vapor para preaquecer a água líquida:

q p r e a q u e c i m e n t o q t o t a l = 0.2795   ( 28 % )

Resposta

q p r e a q u e c i m e n t o q t o t a l = 0.2795   ( 28 % )

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