Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 100

Reconsidere o escoamento no bocal descrito no Prob. 9.112. Determine a eficiência baseada na segunda lei da termodinâmica desse equipamento.

Passo 1

Vem comigo que junto resolvemos rapidinho essa questão!

Aplicando a equação de Bernoulli, considerando um escoamento incompressível, sem trabalho e transferência de calor, temos:

1 2 V e = v p i - p e

Substituindo os dados:

1 2 V e 2 = 0,001002 ⋅ 250 - 100 × 10 3

1 2 V e 2 = 0,15   k J / k g

V e = 17,34   m / s

Este cálculo era o bocal ideal, agora podemos fazendo para o bocal real:

1 2 V e 2 ' = n 1 2 V e 2

1 2 V e 2 ' = 0,85 ⋅ 1 2 ⋅ 17,34 2

1 2 V e 2 ' = 0,1275   k J / k g

V e ' = 15,99   m / s

Passo 2

A segunda lei de eficiência é a comparação do bocal real com um processo reversível entre os estados de entrada e saída reais.

No entanto, aqui não há trabalho, então o estado de saída real deve ter a energia cinética reversível possível.

Aplicando a equação de energia:

h i = h e + 1 2 V e 2 '

O processo reversível tem variação zero nas exergia pela Eq. 10.36, temos:

d Φ d t = ∑ 1 - T 0 T Q ˙ V C - W ˙ V C + p 0 d V d t + ∑ m i ˙ Ψ i - ∑ m e ˙ Ψ e - T 0 S ˙ g e r

0 = 0 - 0 + 0 + Ψ i - Ψ e - 0

Ψ i = Ψ e = h i + 0 - T 0 s i = h e + 1 2 V e 2 ' - T 0 s e

1 2 V e ,   r e v 2 = h i - h e + T 0 s e - s i = 1 2 V e 2 ' + T 0 s g e r

Passo 3

Para obter as propriedades necessárias para esses estados com precisão suficiente, devemos fazer algumas interpolações para realizar os cálculos. Com o auxílio de programas computacionais, obtemos:

Entrada:

h i = 84,173   k J / k g

s i = 0,29652   k J / k g ⋅ K

Saída Ideal:

h e = 84,023   k J / k g

T e = 19,998 ° C

V e = 17,34   m / s

Saída Real:

V e ' = 15,99   m / s

h e ' = 84,0455   k J / k g

s e ' = 0,29659   k J / k g ⋅ K

T e ' = 20,003 ° C

Calculando V e ,   r e v :

1 2 V e ,   r e v 2 = 1 2 V e 2 ' + T 0 s g e r

1 2 V e ,   r e v 2 = 0,1275 + 293 ⋅ ( 0,29659 - 0,29652 )

V e , r e v = 0,148   k J / k g

Por fim, determinando a eficiência:

n I I = 1 2 V e 2 ' 1 2 V e ,   r e v 2

n I I = 0,1275 0,148

n I I = 0,86

Opa, terminou!

Nem deu tempo de começar a esquentar!

Até a próxima questão!

Resposta

n I I = 0,86

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

17 A equação de balanço de exergia é independente das equações que representam a primeira e a segunda lei da termodinâmica?
22. Um sistema fornece 10 kJ de energia na forma de:Trabalho elétrico numa bateria.Trabalho mecânico numa mola.Transferência de calor a 500 °C.Determine a variação de disponibilidade para o sistema em
A Fig. P10.32 mostra um dispositivo que aquece ar a pressão constante. O fluido é aquecido num processo reversível onde são transferidos 200k J de trabalho ao fluido por quilograma de ar que escoa no
Água potável pode ser produzida a partir da evaporação de água salgada e posterior condensação do vapor gerado. Um esquema deste processo, que utiliza água salgada efluente no condensador de uma usina
Um compressor é alimentado com ar nas condições do ambiente ( T 0 = 17 ° C e p 0 = 100k P a ) e a pressão na seção de descarga é igual a 1400k P a . A eficiência isoentrópica do compressor é 88 % e a