Os dados operacionais são fornecidos para um volume de controle em estado estacionário. Determine (a) a taxa de transferência do casco, (b) a taxa de produção de entropia.

Passo 1

PREMISSAS: (1) O volume de controle mostrado está no estado stends. (2) para o volume de controle wcv = 0 e os efeitos cinéticos / potenciais energéticos são desprezíveis. (3) O ar úmido adere aos princípios de mistura de gás ideal

ANÁLISE: A taxa de massa equilibra na leitura de estado estacionário m ˙ a 1 = m a 3 ≡ i n ˙ a ,

m ˙ v 1 + m ˙ 2 = m v ⁡ 3 .

Passo 2

Calculando P a 1 = P 1 - P v 1 = P 1 = ϕ 1 ρ g I = 1.01325 - ( 0.43 ) ( 0.02339 ) = 1.0032   b a r .

m ˙ a = ( Δ v ) 1 v a 1 = ( A v ) P a 1 R _ μ a T 1 = 400 m 3 / h 1.0032 × 10 ∘ N / m 2 8314 29 N m k s ⋅ k ( 293 k ) = 1074.9 k g n ,   i n 2 m ˙ a = 5 1074.9 = 0.00465 k g ( l ) k g ( a )

ω 1 = 0.622 p v P 1 - P v 1 = ( 0.622 ) ( 0.43 ) ( 0.02339 ) 1.0032 = 0.0062 k g ( v ) k 5 ( a )

w 3 = m 2 m a + ω i = 0.00465 + 0.0062 = 0.01085

R v 3 = 0.01737   b a r ,   ϕ 3 = 0.365

O balanço da taxa da energia reduz para leitura

0 = Q ˙ c V + m ˙ a h a + ω h v 1 + m ˙ 2 m i c h 2 - h a + w h 2 3

Ou

Q ˙ c v = m ˙ a h a 3 - h 1 + ω 3 h 93 - ω 1 h g 1 - m ˙ 2 m i n α h f 2

= 1074.9 [ 1.005 ( 32 - 20 ) + ( 0.01085 ) ( 2254.9 ) - 0.0062 ( 2538.1 ) - 0.00465 ( 84 ) ]

= 25474.5 k J n ∣ h 3600 s ∥ 1 k W 1 k J / s [ = 7.08 k W

A taxa de balanço da entropia da leitura

0 = Q ˙ c r T b + m ˙ a s a 1 + m v 1 ˙ s 1 + m ˙ 2 s 2 - m a s a β + m i n 3   s v 3 + σ c V

Ou

σ ˙ c r   = - Q c V T b + m ˙ a s a 3 - S a 1 + m ˙ v S v 3 -mvs1v1 - m 2 5 s 2

Então

σ ˙ c v = - Q ˙ c V T 6 + m a ⁡ [ C p a l n ⁡ T 3 π 1 - R _ M l n ⁡ P a 3 P a ) + + ω 3 s g 3 - R _ M v l n ⁡ ϕ 3 - ω 1 s 1 , - R _ M v l n ⁡ ϕ 1 - m 2 m i n s f 2 ]

= - ( 7.08 k W ) 338 K + 1074.9 3600 k g ( a ) s [ 1.005 l n ⁡ 305 - 293 - 8.34 29 l n ⁡ 0.99588 1.0032 + 0.01085 ( 8.4127 - 8.314 18 l n ⁡ 0.361 ] - 0.0062 8.6672 - 8.314 18 l n ⁡ 0.43 - 0.00465 ( 0.2966 ) ] k J k g ( a ) ∣ 1 k W k J / s ]

= - 0.0209 + ( 0.299 ) [ 0.0 × 24 + 0.0963 - 0.0562 - 0.0014 ]

= 0,0033 k w K

Resposta

= 0,0033 k w K

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