Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 23
Uma caldeira é alimentada com de água líquida a e descarrega o vapor d'água a . Determine as seções de escoamento nas seções de alimentação e descarga da caldeira de modo que as velocidades dos escoamentos sejam menores do que .
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.
O exercício nos pede para determinar as seções de escoamento nas seções de alimentação (entrada) e descarga (saída), sendo que a velocidade de escoamento não seja maior que .
Bom... Temos a seguinte equação que nos dá área da seção do tubo em um escoamento:
Onde:
A taxa de fluxo, de , e a velocidade de escoamento limite, de , foram dadas no enunciado. Então precisamos descobrir os volumes específicos na entrada e na saída da caldeira para descobrir sua área de seção transversal.
Passo 2
Analisando a entrada, o enunciado nos diz que estamos trabalhando com água líquida a e .
Analisando a tabela das propriedades termodinâmicas da água saturada, para a temperatura de , temos que a pressão de saturação é de .
Como a pressão de trabalho é maior que a de saturação, quer dizer que estamos trabalhando na fase de líquido comprimido.
Vamos então analisar a tabela de propriedades termodinâmicas da água como líquido comprimido.
Para e , temos que o volume específico será:
Passo 3
Analisando agora a saída, temos vapor de água a . Vamos então analisar a tabela de propriedades termodinâmicas para o vapor de água saturado.
Como não temos os dados para a pressão fornecida, de , temos que interpolar os valores entre e .
O valor do volume específico para e é de . E o valor de volume específico para e é de .
Portanto, interpolando, temos que:
Passo 4
Como encontramos os volumes específicos na entrada e saída da caldeira, podemos encontrar as respectivas áreas das seções. Vamos lá!
Antes, vamos só converter a taxa de fluxo que está em , para . Temos que:
Para a entrada:
A área da seção na entrada da caldeira será:
Ou:
Para a saída:
A área da seção na saída da caldeira será:
Ou: