Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 118
Nas grandes usinas de potência a vapor, a água de alimentação frequentemente é aquecida em aquecedores de água de alimentação de contato indireto. São basicamente trocadores de calor, que usam vapor de água extraído em algum estágio da turbina para esse processo de aquecimento. Em um processo, o vapor de água entra no aquecedor de água de alimentação a e saindo como líquido saturado à mesma pressão. Já a água de alimentação entra no aquecedor a e , saindo a abaixo da temperatura de saída do vapor. Desprezando as perdas de calor pelas superfícies externas do aquecedor, determine (a) a razão entre os fluxos de massa do vapor extraído e da água de alimentação, (b) o trabalho reversível desse processo por unidade de massa da água de alimentação. Considere que a vizinhança está a
Passo 1
Vamos lá, estudantes! A água de alimentação de uma usina a vapor é pré-aquecida utilizando vapor extraído da turbina. A relação entre o fluxo de massa do vapor extraído e a água de alimentação deve ser determinada. As propriedades do vapor e da água de alimentação são (Tabelas A-4 a A-6)
Passo 2
(a) Tomamos o permutador de calor como o sistema, que é um volume de controle. Os balanços de massa e energia para este sistema de fluxo constante podem ser expressos na forma de taxa como se segue:
Balanço de massa (para cada fluxo de fluido):
Balanço de energia:
A combinar os dois,
Dividindo por e substituindo,
Passo 3
(b) A geração de entropia durante este processo por unidade de massa de água de alimentação pode ser determinada a partir de um balanço de entropia no aquecedor de água de alimentação expresso na forma de taxa como
Observando que este processo não envolve nenhum trabalho real, o trabalho reversível e a destruição do esforço tornam-se equivalentes, uma vez que
A exergia destruída durante um processo pode ser determinada a partir de um equilíbrio de exergia ou directamente a partir da sua definição,
