Enunciado

Um aquecedor de água de alimentação em uma instalação térmica a vapor opera em um regime permanente com líquido fluindo pela entrada 1 com T 1 = 45 ° e p 1 = 3,0 bar. Vapor d’água a T 2 = 320 ° e p 2 = 3,0 bar flui pela entrada 2. Água líquida saturada sai à pressão p 3 = 3,0 bar. Ignore a transferência de calor para a vizinhança e todos os efeitos das energias cinética e potencial. Considerando que a vazão mássica do líquido fluindo pela entrada 1 m 1 = 3,2 x 10 5   k g / h , determine a vazão mássica na entrada 2, em kg/h.

Passo 1

Falaaaaaaaa queridx’s, bora dar aquele gás?

Então encoxxxta que esse exercício vai ser facinho....

Dados:

Propriedades da entrada de líquido no estado q

T 1 = 45 ° C

p 1 = 3.0   b a r  

m ˙ 1 = 3.2 × 10 5 k g / h

Propriedades da entrada de vapor de água no estado 2

T 2 = 320 ° C

p 2 = 3   b a r  

Pressão de saída do líquido saturado no estado 3

p 3 = 3   b a r  

Passo 2

Em T 1 = 45 ° C   , pelas tabela de vapor saturado

h 1 = h f = 188.45   k J / k g

Em T 2 = 320 ° C   e   p 2 = 3   b a r   pelas tabelas de vapor superaquecido

h 2 = 3110.1   k J / k g

Em p 3 = 3   b a r     pelas tabelas de vapor saturado

h 3 = h f = 561.47   k J / k g

Passo 3

Pelo equilíbrio da taxa de massa em estado estacionário

m ˙ 1 + m ˙ 2 - m ˙ 3 = 0         ( 1 )

Pela equação de equilíbrio da taxa de energia

0 = Q ˙ c v - W ˙ c v + m ˙ 1 h 1 + V 1 2 2 + g z 1 + m ˙ 2 h 2 + V 2 2 2 + g z 2 - m ˙ 3 h 3 + V 3 2 2 + g z 3

O trabalho realizado, transferência de calor, energia cinética e potencial são insignificantes.

m ˙ 1 h 1 + m ˙ 2 h 2 - m ˙ 3 h 3 = 0                 ( 2 )

Passo 4

Usando a expressão (1) na expressão (2)

m ˙ 1 h 1 + m ˙ 2 h 2 - ( m ˙ 1 + m ˙ 2 ) h 3 = 0  

m ˙ 2 = m ˙ 1 ( h 3 - h 1 ) ( h 2 - h 3 )

m ˙ 2 = 3.2 × 10 5 × ( 561.47 - 188.45 ) ( 3110.1 - 561.47 )

m ˙ 2 = 0.468 × 10 5 k g / h r

Portanto, a taxa de fluxo de massa na entrada 2 é de m ˙ 2 = 0.468 × 10 5 k g / h r   .

Resposta

Portanto, a taxa de fluxo de massa na entrada 2 é de m ˙ 2 = 0.468 × 10 5 k g / h r   .

Ver Outros Exercícios desse livro