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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 107

Duas correntes de água, uma de vapor saturado a 0,6   M P a , e a outra a 0,6   M P a e 600 ° C , são misturadas em um processo adiabático, em regime permanente para produzir uma corrente única a 0,6   M P a e 400 ° C . Determine a geração total de entropia para o processo de mistura.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Nós temos os seguintes dados, fornecidos pelo enunciado para essa questão

p 1 = 600   k P a

p 2 = 600   k P a

T 2 = 600   ° C

p 3 = 600   k P a

T 3 = 600 ° C

O que queremos é a geração total de entropia, ou seja, S g e n

Passo 2

Primeiro, precisamos obter dados para todos os três estados. Para o estado 1 usaremos a tabela B.1.2

p 1 = 600   k P a

s 1 = 6,76 k J k g   K

h 1 = 2756,8 k J k g

Para os estados 2 e 3, usaremos a tabela B.1.3

p 2 = 600   k P a ; T 2 = 600   ° C

Com isso, nós temos que

s 2 = 8,2673 k J k g   K

h 2 = 3700,91 k J k g

E para o caso

p 3 = 600   k P a ; T 3 = 400   ° C

Obtemos

s 3 = 7,7078 k J k g   K

h 3 = 3270,25 k J k g

Como não temos dados sobre a vazão mássica para duas correntes de água entrando e uma única corrente saindo, usaremos a equação de continuidade e a equação de energia para encontrar a razão m 1 ' m 3 ' .

m 1 ' + m 2 ' = m 3 ' → m 2 ' = m 3 ' - m 1 '

Desenvolvendo os termos

m 3 ' h 3 = m 1 ' h 1 + m 3 ' - m 1 ' h 2

Um pouco mais...

m 3 ' h 3 - h 2 = m 1 ' h 1 - h 2 m 3 '

Com isso, a razão m 1 ' m 3 ' é igual a

m 1 ' m 3 ' = h 3 - h 2 h 1 - h 2

Substituindo os termos

m 1 ' m 3 ' = 3270,25 - 3700,91 2756,8 - 3700,91 = 0,456

Passo 3

Nós precisamos encontrar a taxa m 2 ' m 3 ' , nós faremos isso utilizando a equação da continuidade

m 2 ' m 3 ' = 1 - m 1 ' m 3 '

Substituindo os valores, nós temos que

m 2 ' m 3 ' = 1 - 0,456 = 0,544

Finalmente, usaremos a equação de entropia para calcular a geração de entropia para o processo:

m 3 ' s 3 = m 1 ' s 1 + m 2 ' s 2 + S g e n

Isolando o termo S g e n

S g e n = m 3 ' s 3 - m 1 ' s 1 - m 2 ' s 2

Dividindo todo mundo por m 3 '

S g e n m 3 ' = s 3 - m 1 ' m 3 ' s 1 - m 2 ' m 3 ' s 2

Fazendo a substituição

S g e n m 3 ' = 7,7078 - 0,456 ∙ 6,76 - 0,544 ∙ 8,2673

Com isso, nós temos que

S g e n m 3 ' = 0,1287 k J k g   K

Resposta

S g e n m 3 ' = 0,1287 k J k g   K

Exercícios de Livros Relacionados

Resolva o problema anterior usando a Tabela A.7 para o ar.
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Repita o problema 9.18 considerando que a turbina a vapor e o compressor de ar têm, cada um, rendimento isoentrópico de 80 % .