Enunciado

Em um refrigerador termomecânico, usando amônia como fluido de trabalho, uma turbina com condições de entrada de 2,0   M P a e 70 ° C é usada para acionar um compressor que aspira vapor saturado a - 20   ° C . As descargas, ambas a 1,2   M P a , são então misturadas numa corrente única. A razão entra a vazão mássica na turbina e na corrente de mistura foi medida em 0,62 . Isto pode ser verdade?

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Recebemos os seguintes dados para refrigerador acionado por calor com amônia:

P 1 = 2000   k P a

T 1 = 70   ° C

P 2 = 1200   k P a

T 3 = - 20   ° C

P 4 = 1200   k P a

P 5 = 1200   k P a

m 1 ' m 5 ' = 0,62

Para ver se esse processo é possível, temos que ver se a geração de entropia é positiva ou negativa. A variação de entropia de um sistema ou de sua vizinhança pode ser negativa; mas a geração de entropia não pode.

Passo 2

Da tabela de amônia superaquecida B.2.2, com valores correspondentes a P 1 = 2000   k P a e T 1 = 70   ° C , podemos encontrar a entropia e a entalpia específicas do estágio 1:

h 1 = 1542,7 k J k g

s 1 = 4,9821 k J k g   K

E da tabela de amônia saturada B.2.1, correspondente a T 3 = - 20   ° C , podemos encontrar a entropia e a entalpia específicas do estágio 3:

h 3 = h g = 1418,0 k J k g

s 3 = 5,6155 k J k g   K

A equação de energia é dada por

m 1 ' ∙ h 1 + m 3 ' h 3 = m 5 ' ∙ h 5

E pela equação de continuidade:

m 3 ' = m 5 ' - m 1 '

Passo 3

Quando inserimos isso na equação de energia podemos calcular h 5 :

m 1 ' ∙ h 1 + m 5 ' - m 1 ' ∙ h 3 = m 5 ' ∙ h 5

Isolando o h 5

h 5 = m 1 ' m 5 ' ∙ h 1 + 1 - m 1 ' m 5 ' ∙ h 3

Fazendo o processo de substituição

h 5 = 0,62 ∙ 1542,7 + 1 - 0,62 ∙ 1418,0 = 1495,4 k J k g   K

Da tabela de amônia superaquecida B.2.2, com valores correspondentes a P 5 = 2000   k P a e h 5 = 1495,4 k J k g   K , podemos encontrar a entropia específica do estágio 5:

s 5 = 5,0564 k J k g   K

Calculando a geração de entropia, nós temos que

Δ S = m 5 ' ∙ s 5 - m 1 ' ∙ s 1 - m 3 ' ∙ s 3

Manipulando alguns termos

Δ S = m 5 ' ∙ s 5 - m 1 ' ∙ s 1 - ( m 5 ' - m 1 ' ) ∙ s 3

Dividindo todos os termos por m 5 '

Δ S m 5 ' = s 5 - s 3 + m 1 ' m 5 ' ∙ s 3 - s 1

Agora, nós vamos substituir

Δ S m 5 ' = 5,0564 - 5,6155 + 0,62 ∙ 5,6155 - 4,9821 = - 0,17 k J K < 0

Nós podemos ver que S g e n < 0 , logo, o processo não é possível.

Resposta

Δ S = - 0,17 k J K < 0

O processo não é possível!

Exercícios de Livros Relacionados

Ar a 100k P a e 17 ° C é comprimido até a pressão de 400k P a e depois é expandido, num bocal, até a pressão atmosférica. O compressor e o bocal apresentam eficiências isoentrópicas iguais a 90 % e é
Um certo processo industrial requer 0,5k g / s de ar a 150k P a e 300K . Além disso, a velocidade deste escoamento deve ser igual a 200m / s . Propõe-se utilizar a turbina especial mostrada na Fig. P9
A Fig. P9.130 mostra um conjunto cilindro-pistão que não apresenta atrito e que está montado na horizontal. O conjunto está isolado termicamente e, inicialmente, o módulo da força que atua no pistão é
A Fig. P9.128 mostra o esquema de um ejetor que é um dispositivo no qual um fluido a baixa pressão (fluido secundário) é arrastado por uma corrente fluida a alta velocidade (fluido primário) e, então,
Um tanque rígido e com volume interno igual a 1,0m 3 contém água. Inicialmente, a água está a 120 ° C e 50 % do volume do tanque está ocupado por líquido saturado. O tanque conta com uma válvula de al