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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 146

Determine os fluxos de energia do condensador descrito no Prob. 11.32. Utilize seus resultados para determinar a eficiência do trocador baseada na segunda lei da termodinâmica.

Passo 1

Olá pessoal, tudo certo com vocês? Espero que sim 😊. Vamos entender melhor essa questão?

Ela é bastante simples, basicamente é aplicação de fórmulas, nos próximos passos vocês podem relembrar dessas fórmulas. Mas antes atente-se para algumas informações.

Para esses casos vamos selecionar T 0 = 12 ° C = 285   K , a temperatura da água do mar.

As propriedades dos estados na Tabela B.1.1 e B.1.3:

1:

45 ° C

x = 0

h 1 = 188.42   k J / k g

3:

3,0   M P a

600 ° C

s 3 = 7,5084   k J / k g   K

Passo 2

Certo! Vamos primeiro para a turbina, note que

w T = h 3 - h 4

s 4 = s 3

Implica que,

7,5084 = 0,6386 + x 4 7,5261

x 4 = 0,9128

Portanto,

h 4 = 188,42 + 0,9128 2397,77 = 2374,4   k J / k g

Passo 3

Agora para o condensador, vamos ter

q L = h 4 - h 1 = 2374,4 - 188,42 = 2186   k J / k g

Assim, temos

Q ˙ L =   m ˙ q L = 25 × 2186 = 54,65   M W =   m ˙ m a r C P Δ T

m ˙ m a r = Q ˙ L C P Δ T = 54650 4,18 × 3 = 4358   k g / s

A queda líquida em esforço da água é

Φ ˙ a g u a =   m ˙ a g u a [ h 4 - h 1 - T o ( s 4 - s 1 ) ]

Φ ˙ a g u a = 25 2374,4 - 188,4 - 285 7.5084 - 0,6386

Φ ˙ a g u a = 54650 - 48947 = 5703   k W

Já o ganho líquido no exercício da água do mar é:

Φ ˙ m a r =   m ˙ m a r [ h 6 - h 5 - T o ( s 6 - s 5 ) ]

Φ ˙ m a r = m ˙ m a r C P T 6 - T 5 - T 0 C p ln ⁡ T 6 T 5

  Φ ˙ m a r = 4358 4,18 15 - 12 - 285 × 4,18 ln ⁡ 273 + 15 273 + 12  

Φ ˙ m a r = 54650 - 54364 = 286   k W

Passo 4

Portanto pela segunda lei a eficiência é:

η I I = Φ ˙ m a r Φ ˙ a g u a = 286 5703 = 0,05

Na realidade, todo o esforço no oceano é destruído à medida que a água de 15 ° C se mistura com a água do oceano a 12 ° C depois que ela flui de volta para o oceano e a eficiência não tem nenhum significado. Observe a pequena taxa de esforço em relação às grandes taxas de energia sendo transferida.

Passo 5

Pronto! Finalizamos a questão 😊. Nos vemos na próxima questão. OK? Até mais.

Resposta

Φ ˙ a g u a = 5703   k W

Φ ˙ m a r = 286   k W

η I I = 0,05

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