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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 56

Em um difusor de vapor adiabático, vapor entra a 500   k P a , 200   ° C e 30   m / s , saindo como vapor saturado a 200   k P a . Calcule a eficiência de segunda lei do difusor. Considere T 0 = 25   ° C .

Passo 1

Vamos determinara segunda lei de eficiência do difusor.

Considerando o difusor um operador constante e que a variação da energia cinética e potencial são desconsideradas.

Coletando a propriedades de entrada e saída (Tabela A-4 e A-6):

P 1 = 500   k P a

T 1 = 200 ° C

Implica hein:

h 1 = 2855,8 k J k g

s 1 = 7,0610   k J / k g ∙ K

Para de saída:

P 2 = 200   k P a

x 2 = 1   v a p o r   s a t u r a d o

Temos:

h 2 = 2706,3 k J k g

s 2 = 7,1270   k J / k g ∙ K

Passo 2

Como o difusor será um dispositivo de controle de volume e constante poderemos descrever as equações de balanço energético de outra forma.

E ˙ i n - E ˙ o u t = Δ E ˙ s i s t e m a = 0

Devido ser um sistema de controle de volume a taxa de variação de energia permanece igual na entrada e saída.

Portanto:

E ˙ i n = E ˙ o u t

m ˙ h 1 + V 1 2 2 = m ˙ h 2 + V 2 2 2

V 2 2 - V 1 2 2 = h 1 - h 2 = Δ k e

Substituindo valores:

Δ k e = h 1 - h 2 = 2855,8 - 2706,3 = 149,5   k J k g

Agora que possuímos a variação da energia cinética podemos calcular a equação da taxa do balanço da exergia:

X ˙ i n - X ˙ o u t - X ˙ d e s t r u = Δ X ˙ s i s t e m a = 0

Como a exergia destruída é igual à zero, pois é reversível neste caos e a variação da exergia tende a zero, pois estamos em regime permanente. Temos:

X ˙ i n = X ˙ o u t

m ˙ ψ 1 = m ˙ ψ 2

h 1 - h 0 + V 1 2 2   - T 0 s 1 - s 0 = h 2 - h 0 + V 2 2 2 - T 0 s 2 - s 0

V 2 2 - V 1 2 2 = h 1 - h 2 - T 0 s 1 - s 2

Δ k e r e v = h 1 - h 2 - T 0 s 1 - s 2

Substituindo valores temos:

Δ k e r e v = 2855,8 - 2706,3 - 298 ∙ 7,0610 - 7,1270

Δ k e r e v = 169,2   k J / k g

Passo 3

Aplicando a segunda lei da eficiência:

η = Δ k e Δ k e r e v = 149,5 169,2 = 0,884

Resposta

η = 0,884 = 84,4 %

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