Enunciado

Quanta exergia é perdida em um vaso rígido preenchido com 1   k g de líquido R-134a, cuja temperatura se mantém constante a 20   ° C , enquanto vapor R-134a é liberado do vaso? Considere que esse vaso pode trocar calor com a atmosfera circundante, que está a 100   k P a e 20   ° C ; o vapor é liberado até que a última gota do líquido no interior do vaso desapareça.

Passo 1

Booa! Questões de vasos rígidos, vamos que vamos! temo que um tanque rígido contém inicialmente um líquido saturado de refrigerante-134a. O R-134a é liberado do vaso até que nenhum líquido seja deixado no vaso. A destruição exagerada associada a este processo deve ser determinada. As propriedades do refrigerante R-134a, para estado liquido:

T 1 = 20 ° C   v 1 = v f @ 20 ° C = 0.0008161   m 3 / k g u 1 = u f @ 20 ° C = 78.86   k J / k g s 1 = s f @ 20 ° C = 0.30063   k J / k g ⋅ K

Para vapor:

T 2 = 20 ° C v 2 = v g @ 20 ° C = 0.035969   m 3 / k g u 2 = u g @ 20 ° C = 241.92   k J / k g h e = h g @ 20 ° C = 261.59   k J / k g

Passo 2

Agora vamos analisar: O volume do container é:

V = m 1 v 1 = 1 k g 0.00008161 m 3 k g = 0.0008161   m 3

A massa do container no estado final é

m 2 = V v 2 = 0.0008161   m 3 0.035969   m 3 / k g = 0.02269   k g

A quantidade de massa saindo do container:

m e = m 1 - m 2 = 1 - 0.02269 = 0.9773   k g

Passo 3

A exergia destruída durante um processo pode ser determinada a partir de um equilíbrio de exergia ou directamente a partir da sua definição X d e s t r u i d o = T 0 S g e n . A geração de entropia S g e n neste caso é determinada a partir de um equilíbrio de entropia no sistema:

S i n - S o u t + S g e n = Δ S s i s t e m a

- m e s e + S g e n = Δ S t a n q u e = m 2 s 2 - m 1 - s 1 t a n q u e

S g e n = m 2 s 2 - m 1 s 1 + m e s e

Substituindo,

X d e s t r u i d a = T 0 S g e n = T 0 ( m 2 s 2 - m 1 s 1 + m e s e )

= ( 293 K ) ( 0.02269 × 0.92234 - 1 × 0.30063 + 0.9773 × 0.92234 )

= 182.2   k J

Resposta

X d e s t r u i d a = 182.2   k J

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