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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 161

Um gás ideal se expande em uma turbina adiabática de 1.200 K e 900 kPa até 700 K. Determine a vazão volumétrica na entrada da turbina, em m 3 / s , necessária para a produção de uma potência de 350 kW na turbina. Os valores médios dos calores específicos desse gás no intervalo de temperatura do problema são cp 1,13 kJ/kgK e cv 0,83 kJ/kg K, e R 0,30 kJ/kgK.

Passo 1

Vamos assumir que:

Este é um processo de fluxo constante, pois não há alterações com o tempo.

As alterações cinéticas e potenciais de energia são insignificantes.

O dispositivo é adiabático e, portanto, a transferência de calor é insignificante.

Sabemo que as propriedades do gás ideal são dadas como

R = 0.30   k P a . m 3 / k g . K ,   c p = 1.13   k J / k g . º C ,   c v = 0.83   k J / k g . º C

Então o balanço de energia para este sistema de fluxo constante pode ser expresso na forma de taxa como:

E e n t - E s a í d a = Δ E s i s t = 0

E e n t = E o u t

m h 1 = m h 2 + W s a í d a , já que Q = Δ k e = Δ p e = 0

Isso pode ser reorganizado para resolver a taxa de fluxo de massa:

m = W s a í d a h 1 - h 2 = W s a í d a c p ( T 1 - T 2 ) = 0.6195   k g / s

Passo 2

O volume específico e a taxa de fluxo de volume na entrada são:

v 1 = R T 1 P 1 = 0.4   m 3 / k g

Então, a vazão é:

V = m v 1 = 0.248   m 3 / s

Resposta

V = 0.248   m 3 / s

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