Conforme dessuperaquecedor ilustrado na Fig. P4.82, água líquida no estado 1 é injetada em um fluxo de vapor superaquecido que entra no estado 2. Como resultado, vapor saturado sai no estado 3. Os dados para operação em regime permanente estão apresentados na figura. Ignorando as perdas de calor e os efeitos das energias cinética e potencial, determine a vazão mássica do vapor superaquecido que entra em kg/min.

Passo 1

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Vamos para mais uma resolução show de bola?

#Partiu

Dados

Na entrada 1:

T 1 = 20 ° C

p 1 = 0.3   M P a

Taxa de fluxo de massa m 1 = 6.37   k g / m i n

Na entrada 2:

T 2 = 200 ° C

p 2 = 0.3   M P a

Na saída 3:

p 3 = 0.3   M P a

Passo 2

Passo 3

T 1 = 20   ° C a partir das tabelas de água saturadas.

h 1 = h f = 83.96   k J / k g

T 2 = 200   ° C   e   p 2 = 0.3   M P a   a partir das tabelas de água saturada

h 2 = 2865.5   k J / k g

p 3 = 0.3   M P a   a partir das tabelas de água saturada

h 3 = h g = 2725.3     k J / k g

Passo 4

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 5

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

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

m ˙ 2 = 6.37 × 2725.3 - 83.96 2865.5 - 2725.3

m ˙ 2 = 120.01   k g / m i n

Resposta

Portanto, m ˙ 2 = 120.01   k g / m i n

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