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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 121

Um dispositivo, que opera em regime permanente, apresenta uma tubulação de alimentação e duas de descarga. O dispositivo é alimentado com 1   k g / s de amônia a 100   k P a e 50 ° C . As vazões em massa nas descargas são iguais, uma delas está a 200   k P a e 50 ° C e a outra é constituída por líquido saturado a 10 ° C . Alegra-se que esse dispositivo opera num ambiente a 25 ° C e com um consumo de 250   k W . Isso é possível?

Passo 1

Analisando o processo e aplicando na equação de energia, temos:

m ˙ 1 h 1 + Q ˙ + W ˙ e l = m ˙ 2 h 2 + m ˙ 3 h 3

Pela Tabela B.2.2, obtemos:

T 1 = 50 ° C   e   p 1 = 100   k P a

h 1 = 1581,2   k J / k g

s 1 = 6,4943   k J / k g ⋅ K

T 2 = 50 ° C   e   p 2 = 200   k P a

h 2 = 1576,6   k J / k g

s 2 = 6,1453   k J / k g ⋅ K

Já pela Tabela B.2.1, temos:

T 3 = 10 ° C

h 3 = 227,0   k J / k g

s 3 = 0,8779   k J / k g ⋅ K

Dados:

m ˙ 1 = 1   k g / s

m ˙ 2 = 0,5   k g / s

m ˙ 3 = 0,5   k g / s

Q ˙ = 250   k W

Substituindo na fórmula para calcular a taxa de transferência de calor:

Q ˙ = m ˙ 2 h 2 + m ˙ 3 h 3 - m ˙ 1 h 1 - W ˙ e l

Q ˙ = 0,5 ⋅ 1576,6 + 0,5 ⋅ 227 - 1 ⋅ 1581,2 - 250

Q ˙ = - 929,4   k W

Passo 2

Calculando a taxa de geração de entropia:

m ˙ 1 s 1 + Q ˙ T o + S ˙ g e r = m ˙ 2 s 2 + m ˙ 3 s 3

S ˙ g e r = m ˙ 2 s 2 + m ˙ 3 s 3 - m ˙ 1 s 1 - Q ˙ T o

S ˙ g e r = 0,5 ⋅ 6,1453 + 0,5 ⋅ 0,8779 - 1 ⋅ 6,4943 + 929,4 298

S ˙ g e r = 0,136   k W / K

S ˙ g e r > 0

É   p o s s í v e l !

E aí, fácil né?

Até a próxima!

Resposta

O processo é possível.

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