Conforme mostrado na Fig. P4.83, 15 kg/s de vapor entram em dessuperaquecedor operando em regime permanente a 30 bar, 320°C que são misturados á água líquida a 25 bar e temperatura T 2 para produzir vapor saturado a 20 bar. A transferência de calor entre o dispositivo e a vizinhança, juntamente com os efeitos das energias cinéticas e potencial, pode ser abandonada.

Se T 2 = 200 ° C , determine a vazão mássica de líquido, m 2 , em kg/s.

Esboce graficamente m 2 em kg/s, v e r s u s   T 2 no intervalo de 20 a 220°C.

Passo 1

Faaaaaaaaala galera, bora para mais um?

Dados:

Taxa de fluxo de massa do vapor no estado 1 m ˙ 1 = 15   k g / s

Pressão no estado 1, p 1 = 30   b a r

Temperatura no estado 1 , T 1 = 320 ° C

Pressão no estado 2, p 2 = 25   b a r

Pressão de saída 3 p 3 = 20   b a r     ( v a p o r   s a t u r a d o )

Passo 2

Passo 3

Pelo equilíbrio da taxa de massa em estado estacionário

m ˙ 1 + m ˙ 2 = m ˙ 3         ( 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.

Passo 4

Temos a seguinte expressão

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 )               ( 2 )

Passo 5

a) A partir das tabelas de vapor de saturadas, no estado 1

h 1 = 3043.4     k J / k g

A partir das tabelas de pressão de agua de saturadas, no estado 3

h 3 = h g = 2799.5       k J / k g

No estado 2 na tabela água líquida comprimida

h 2 =   858.8     k J / k g

Passo 6

Substituindo na equação (2)

m ˙ 2 = 15 ( 2799.5 - 3043.4 ) ( 858.8 - 2799.5 )

m ˙ 2 = 1.885   k g / s

A taxa de fluxo de massa é de m ˙ 2 = 1.885   k g / s  

Passo 7

b) A partir da tabela de água líquida comprimida no estado 2, p = 25   b a r

Passo 8

Gráfico entre T 2   e   m 2

Resposta

Vide o passo a passo

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