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Enunciado

Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 20

Uma mistura equivalente de He e Ar se expande adiabaticamente através de uma pele de turbina cujos dados operacionais em estado estacionário são conhecidos. Determine o poder demoníaco, em btw por 16 de fluxo de mistura.

Passo 1

Mistura: (ite: H , A r : A )                         Y H = y A = 0.5

P 2 / P 1 = 1 / 7.5   η t = 80 %  

PREMISSAS: (1) O volume de controle show.r ópera em estado estacionário (2) Para o volume de controle, Q ˙cr = 0 e os efeitos de energia potencial cinética são desprezíveis. (3) A mistura segue as idealizações do modelo de Dalton e a composição permanece constante

Passo 2

ANÁLISE: Usando a eficiência isentrópica da torbina n t , W ˙ c r / i = n t w c ν / m S = c . Consequentemente, o valor de w ˙ c v / m ' s = c é necessário. Reduzindo os equilíbrios de massa e energia no estado estacionário

( w c v ) m ) s = c h 1 - n 2 s = ⊥ M h _ 1 - h _ 25 =   1 M Y H h _ , - h _ 2 S H + Y A h _ 1 - h 2 s A

Com referência a tabela A-2IE:, for

A r , C P = 5 2 R ,

Desse modo, Y A = Y 1 t = 0.5 . Então, em suma

ω c v m s = c = 1 i M 5 2 R _ T 1 - T 2 s (1)

Em que M = M H e   + M A r   / 2 = ( 4.003 + 34.94 ) / 2 = 21.47 e T 25 é a temperatura final para uma expansão isentrópica

Passo 3

Para uma expansão isentrópica, s _ 2 - s _ 1 = 0

Então y A s _ 1 - s _ 25 A + y 1 + [ s _ i - s _ 2 + J i r e   = 0               y A C _ p A l n ⁡ T 2 S T 1 - R _ l n ⁡ P L β + y 1 + c _ P H l n ⁡ T 2 S 7 ¯ - R _ l n ⁡ ⋅ P 1 P i = 0

Com y A = y 2 = 0.5 , c _ p n = c _ p H = 5 / 2 R _

0.5 5 2 R _ l n ⁡ T 1 T 1 - R _ l n ⁡ P 2 ρ 1 + 0.5 5 2 R _ l n ⁡ T 2 r T _ - R ^ l n ⁡ P 1 p _ 1 = 0

Reduzindo 5 2 l n ⁡ T 2 T 1 = l n ⁡ p 2 P 1

l n ⁡ T 2 S T 1 = 0.4 l n ⁡ ( 1 / 7.5 ) ⇒ T 25 = 1251 ∘ R

Por fim, substituindo os valores na Eq (1)

w e r m = ( 0.80 ) ( 5 / 2 ) ( 1.986 ) 21.47 8 + u 10.0 R [ 2800 - 1251 ] ⋅ R

= 280.05   B t u   16

Resposta

= 280.05   B t u   16

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