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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 94

Determine o rendimento isoentrópico do bocal no Exemplo 6.4.

Passo 1

Fala, galera! Vamos resolver essa questão.

Começamos o problema buscando no Exemplo 6.4 alguns dados necessários para nossa resolução. Na condição inicial, temos:

V a p o r   d ' á g u a

P 1 = 0,6   M P a

T 1 = 200   ° C + 273 = 473   K

V 1 = 50   m / s

No estado final, temos:

V 2 = 600   m / s

P 2 = 0,15   M P a

Temos um processo adiabático e reversível, ou seja, isentrópico:

s 1 = s 2

Passo 2

Pela Tabela B.1.3, obtemos a entrada:

h 1 = 2850,1   k J / k g

s 1 = 6,9665   k J / k g K

Agora temos que calcular as propriedades de saída do bocal.

Na Tabela B.1.2, obtemos para 0,15   M P a :

s l = 1,4335   k J / k g K

s l v = 5,7898   k J / k g K

h l = 467,08   k J / k g

h l v = 2226,5   k J / k g

Calculando o título de saída:

s 1 = s 2 = s l + x 2 s l v

6,9665 = 1,4335 + x 2 ∙ 5,7897

x 2 = 0,956

Calculando a entalpia de saída:

h 2 = h l + x 2 h l v

h 2 = 467,08 + 0,956 ∙ 2226,5

h 2 = 2595,6   k J / k g

Passo 3

Utilizando a equação de energia:

q + h 1 + V 1 2 2 + g Z 1 = h 2 + V 2 2 2 + g Z 2 + w

Como o sistema é isentrópico, consequentemente é adiabático e reversível. Então, desprezando o trabalho e a variação de energia potencial, temos:

V 2 2 - V 1 2 2 = h 1 - h 2

Calculando a velocidade de saída real:

V 2 ,   b 2 - V 1 2 2 = h 1 - h 2

V 2 ,   b 2 - 50 2 = 2850,1 - 2595,6 ∙ 10 3

V 2 ,   b = 715,2   m / s

Passo 4

Finalmente conseguimos determinar a eficiência isentrópica do bocal:

η = V 2 2 V 2 ,   b 2

η = 600 2 715,2 2

η = 0,70

E concluímos o exercício! 😉

Resposta

η = 0,70

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