Enunciado

Determine a eficiência baseada na segunda lei da termodinâmica do trocador de calor descrito no Prob. 12.59.

Passo 1

Opa, se ajeita aí e vem resolver essa questão comigo!

Começamos analisando o sistema pela 2ª lei de eficiência, onde o termo desejado é o aumento de exergia do fluxo e da fonte.

ϕ f l u x o = m ˙ ( ψ 2 - ψ 1 )

ϕ f o n t e = Q ˙ i 1 - T o T f o n t e

Aplicando a equação de energia, temos:

Q ˙ i = m ˙ ( h 2 - h 1 )

Obtendo as propriedades na Tabela A.8:

Q ˙ i = 2 ⋅ ( 0,5 ⋅ 971,67 - 303,76 + 0,5 ⋅ ( 980,95 - 366,03 )

Q ˙ i = 1282,8   k W

Passo 2

Analisando a exergia da fonte:

ϕ f o n t e = Q ˙ i 1 - T o T f o n t e

ϕ f o n t e = 1282,8 ⋅ 1 - 298 1400

ϕ f o n t e = 1009,3   k W

Aplicando a equação de entropia, temos:

S ˙ g e r = m ˙ s 2 - s 1 - Q ˙ i T f o n t e

S ˙ g e r = 2 ⋅ 0,5 ⋅ 6,119 - 5,1196 + 0,5 ⋅ 7,6121 - 6,6838 - 1282,8 1400

S ˙ g e r = 1,01   k W / K

Passo 3

Agora, analisando a exergia do fluxo:

ϕ f l u x o = ϕ f o n t e - ϕ d e s t r u i ç ã o = ϕ f o n t e - T o S ˙ g e r

ϕ f l u x o = 1009,6 - 298 ⋅ 1,01

ϕ f l u x o = 708,5   k W

Por fim, calculando a eficiência:

n = ϕ f l u x o ϕ f o n t e = 708,5 1009,6 = 0,7

Fim!

Nem foi difícil né?

Até a próxima!

Resposta

n = 0,7

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