Enunciado

Uma certa quantidade de vapor escapa de uma panela de pressao, cuja pressao de operacao e de   20   p s i a . Observa-se que a quantidade de liquido da panela diminuiu em 0,6   g a l em 45   m i n u t o s apos o estabelecimento de condicoes de operacao estaveis. Considera-se que a secao transversal da abertura de saida e de 0,15   p o l 2 . Determine ( a ) o fluxo de massa do vapor e a velocidade de saida, ( b ) as energias total e de escoamento por unidade de massa de vapor e ( c ) a taxa com a qual a energia sai da panela transportada pelo vapor.

Passo 1

Enunciando nossas varaiveis:

Propriedade do gás a P = 20 p s i e utilizaremos e foram retiradas do tabela (A-5E) do livro:

v f = 0,01683   f t 3 / l b m

v g = 20,0093 f t 3 / l b m

u g = 1081,8   B t u / l b m

h g = 1156,2   B t u / l b m

Precisaremos determinar o fluxo de massa e a velocidade de saída, primeiramente iremos encontrar a massa do gás que evaporou.

Passo 2

a)

Tendo em mente que v f   é o volume específico final, poderemos divdir pela variação de liquido do enunciado:

m = Δ V l i q u i d o v f

m = 0,6   g a l 0,01683   [ f t 3 / l b m ] ∙ 0,13368   [ f t 3 ] 1   [ g a l ]  

m = 4,766   l b m

Determinando o fluxo:

m ˙ = m Δ t

m ˙ = 4,766 [ l b m ] 45 [ m i n u t o s ]

m ˙ = 0,1059   l b m / m i n ˙ = 1,765 ∙ 10 - 3   l b m / s

Determinando a velocidade de saída com fluxo:

m ˙ = V A v

V = m ˙ v g A

V = 1,765 ∙ 10 - 3 l b m s ∙ 20,0093 f t 3 l b m   0,15     i n 2 ∙ 144   i n 2 1   f t 2

V = 34,1   f t / s  

Passo 3

b)

Para determinar a energia total do sistema, iremos desconsiderar a energia cinética e potencial do sistema, tendo a penas a entalpia:

h g = u + P v

E f l u x o = P v = h g - u g = 1156,2 - 1081,8 = 74,4   B t u / l b m

θ = h + k e + p e ≅ h g = 1156,2   B t u / l b m

Passo 4

c)

A taxa da energia que sai da panela pode ser determinada pela razão dao fluxo de massa e energia total da penala:

E ˙ m a s s a = m ˙ ∙ θ

E ˙ m a s s a = 1,765 ∙ 10 - 3 l b m s ∙ 1156,2 B t u l b m

E ˙ m a s s a = 2,04   B t u / s

Resposta

a)

m ˙ = 1,765 ∙ 10 - 3   l b m / s

V = 34,1   f t / s  

b)

E f l u x o = 74,4   B t u / l b m

θ = 1156,2   B t u / l b m

c)

E ˙ m a s s a = 2,04   B t u / s

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Determine a taxa de perda de calor sensível de um prédio devido à infiltração, considerando que o ar externo a 5 °C e 90 kPa entra no prédio a uma taxa de 35 L/s, enquanto o ar interno é mantido a 20
A pressão atmosférica médica em Spokane, Washington (altitude 2.350 pés), corresponde a 13,5 psia, e a temperatura média no inverno equivale a 36,5 °F. O teste de pressurização de uma casa antiga com
Considere um trocador de calor que utiliza ar quente para aquecer água fria. O ar entra nesse trocador de calor a 20 psia e 200 °F a uma taxa de 100p é s 3 / m i n é e sai a 17 psia e 100 °F. A água e
Uma unidade de separação de vapor R-134a a uma pressão constante separa as porções correspondentes às fases líquido e vapor de uma mistura saturada em duas correntes de saída separadas. Determine o fl
Uma bomba d’agua aumenta a pressão da agua de10p s i a para 50p s i a . Determine o trabalho de fluxo (em B t u / l b m ) requerido pela bomba.