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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 86

Octano, C 8 H 18 , escoa numa tubulação, em regime permanente, a 400 ° C e 3   M P a . Estime a disponibilidade do fluido utilizando um arranjo que opera em regime permanente. Desconsidere as variações de energia cinética e potencial nesta estimativa.

Passo 1

Vem comigo resolver essa questão!

Bora lá!

Começamos o nosso problema obtendo algumas propriedades do Octano pelas tabelas do Apêndice A:

T c = 568,8   K

p c = 2,49   M P a

R = 0,07279   k J / k g ⋅ K

c p = 1,7113   k J / k g ⋅ K

Vamos agora analisar os estágios do nosso processo.

Passo 2

Estágio 1:

p r 1 = p 1 p c = 3 2,49 = 1,205

T r 1 = T 1 T c = 573,2 568,8 = 1,184

Pela Fig. D.2, obtemos:

h 1 * - h 1 R T C = 1,13

h 1 * - h 1 = 1,13 ⋅ 0,07279 ⋅ 568,8

h 1 * - h 1 = 46,8

Pela Fig. D.3, temos:

s 1 * - s 1 R = 0,69

s 1 * - s 1 = 0,69 ⋅ 0,07279

s 1 * - s 1 = 0,05

Passo 3

Assumindo um estado de saída em equilíbrio com a vizinhança.

Estágio 2:

T 0 = 298,2   K

p o = 100   k P a

Temos:

T r 0 = 298,2 568,8 = 0,524

p r 0 = 0,1 2,49 = 0,040

Pela Fig. D.2, obtemos:

h 0 * - h 0 R T C = 5,4

h 0 * - h 0 = 5,4 ⋅ 0,07279 ⋅ 568,8

h 0 * - h 0 = 223,6

Pela Fig. D.3, temos:

s 0 * - s 0 R = 10,37

s 0 * - s 0 = 10,37 ⋅ 0,07279

s 0 * - s 0 = 0,755

Passo 4

Calculando ( h 1 * - h 0 * ) e ( s 1 * - s 0 * ) :

h 1 * - h 0 * = c p ( T 1 - T 0 )

h 1 * - h 0 * = 1,7113 ⋅ ( 673,2 - 298,2 )

h 1 * - h 0 * = 641,7

E

s 1 * - s 0 * = c p ln ⁡ T 1 T 0 - R ln ⁡ p 1 p 0

s 1 * - s 0 * = 1,7113 ⋅ ln ⁡ 673,2 298,2 - 0,07279 ⋅ ln ⁡ 3 0,1

s 1 * - s 0 * = 1,1459

Passo 5

O problema nos pede para estimar a disponibilidade do fluido utilizando um arranjo que opera em regime permanente, então:

φ 1 = h 1 - h 0 - T 0 ( s 1 - s 0 )

φ 1 = - h 1 * - h 1 + h 1 * - h 0 * + h 0 * - h 0 - 298,2 ⋅ - s 1 * - s 1 + s 1 * - s 0 * + s 1 * - s 0 *

φ 1 = - 46,8 + 641,7 + 223,6 - 298,2 ⋅ ( - 0,05 + 1,1459 + 0,755 )

φ 1 = 266,6   k J / k g

Saiu de boa né?

Até a próxima!

Resposta

φ 1 = 266,6   k J / k g

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