Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 78
Uma corrente de refrigerante 134a a 1 MPa e 20 °C é misturada com outra corrente a 1 MPa e 80 °C. Considerando que o fluxo de massa da corrente fria equivale a duas vezes o fluxo da corrente quente, determine a temperatura e o título da corrente de saída.
Passo 1
Temos que o balanço de energia pode ser dado por:
Adotando o misturador como sistema, temos as seguintes considerações:
- A câmara opera em regime permanente,
- A câmara é bem isolada, ;
- A câmara não realiza/sofre interações de trabalho,
- A diferença das velocidades e altura entre as correntes é desprezível,
Assim, temos que o balanço de energia para o misturador é dado por:
Passo 2
Temos que o balanço de massa do processo será dado por:
Agora olha só a informação importante que nos foi dada no enunciado, a corrente fria é duas vezes o fluxo da corrente quente, assim , logo
Passo 3
Assim, nosso balanço de energia ficará da seguinte maneira:
Dividindo a expressão por , temos:
Passo 4
Analisando as entalpias do R-134a nas tabelas A-11 até A-13 que são encontradas no final do livro, temos:
Substituindo no nosso balanço de energia, temos:
Agora vamos analisar a que temperatura na tabela teremos uma entalpia de 157,63 kJ/kg e, como fala que teremos um título da mistura, teremos uma mistura saturada, então, vamos olhar na tabela de mistura saturada com entrada de pressão a 1 MPa.
Ao analisar a tabela, verificamos que a 1 MPa teremos uma temperatura da mistura de 39,37 °C.
Passo 5
Sabemos que teremos saindo do misturador uma mistura saturada, assim, sua entalpia é dada por:
Rearranjando para encontrar o título da mistura, temos:
Nas tabelas encontramos e , assim:
Resposta
Assim, teremos que a temperatura de saída da mistura será de 39,37 °C e a mistura terá um título de 0,307.