Um pequeno expansor (uma turbina que opera com transferência de calor) é alimentada com 0,05   k g / s de Hélio a 1,0   M P a e 550   K . O fluido é descarregado do expansor a 250   k P a e 300   K . Sabendo que a potência no eixo do equipamento é 55   k W , determine a taxa de transferência de calor no expansor. Admita que a variação de energia cinética no escoamento de Hélio é desprezível.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

A taxa de fluxo de massa média será:

m ˙ = 0,05   k g / s

Aplicando a equação de energia na turbina, temos que:

m ˙ h 1 + Q ˙ = m ˙ h 2 + W ˙

Estamos trabalhando com um gás, portanto, podemos fazer a seguinte dedução entre as entalpias:

h 1 - h 2 = C p T 1 - T 2

Substituindo, teremos que a transferência de calor será:

Q ˙ = m ˙ C p T 2 - T 1 + W ˙

Aplicando os valores do enunciado, temos que:

Q ˙ = 0,05 5,193 300 - 550 + 55

Q ˙ = - 9,9125   k W

Resposta

Q ˙ = - 9,9125   k W

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