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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 2

Uma caldeira recebe uma vazão de 5000 kg/h de água líquida a 5 Mpa e 20°C, e aquece a água de forma tal que o estado na saída é de 450°C com uma pressão de 4,5 Mpa. Determine as áreas de escoamento mínimas necessárias dos tubos de alimentação e de descarga da caldeira para que as velocidades médias não ultrapassem 20 m/s.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Nós temos as seguintes informações dadas no problema

T i = 20 ° C

T e = 450 ° C

P i = 5   M P a

P e = 4,5   M P a

m ' = 5000 k g h = 1,39 k g s

v m á x = 20 m s  

O fluxo de massa é dado por

m ' = m i ' = m e '

Substituindo os termos, nós obtemos que

m ' = A ∙ v υ i = A ∙ v υ e

Da tabela de líquidos comprimidos, correspondente a P i = 5000   k P a e T i = 20 ° C , podemos obter o volume específico de entrada

υ = 0,001 m 3 k g

Passo 2

Da tabela de água superaquecida, correspondente a P = 4000   k P a e T e = 450   ° C , nós podemos obter o volume específico para este caso

υ = 0,08003 m 3 k g

E por último, da mesma tabela, com pressão igual a P = 5000   k P a e T e = 450 ° C , nós obtemos também o volume específico

υ = 0,06330 m 3 k g

A saída do volume específico correspondente a P e = 4,5   M P a e T e = 450 ° C é dada por:

v e = 0,08003 + 0,06330 2 = 0,07166 m 3 k g

Passo 3

A área de vazão mínima do tubo no tubo de entrada é dada por

A i = v i ∙ m ' v m á x = 0,001 ∙ 1,39 20 = 0,69   c m 2

Área de fluxo mínimo do tubo no tubo de saída

A e = v e ∙ m ' v m á x = 0,07166 ∙ 1,39 20 = 50   c m 2

Resposta

A i = 0,69   c m 2

A e = 50   c m 2