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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 195

Refrigerante- 134 a a 600   k P a e 100   ° C sofre uma expansão reversível isotérmica até 200   k P a em um dispositivo com escoamento em regime permanente com uma entrada e uma saída. Determine a potência produzida por esse dispositivo e a taxa de transferência de calor, considerando a taxa de fluxo através do dispositivo igual a 1   k g / s .

Passo 1

E aí galera, tudo certo? Nesta questão devemos determinar a potência produzida e a taxa de transferência de calor.

Devemos saber que as propriedades do estado inicial e final, de acordo do a Tabela A- 13 , são:

P 1 = 600   k P a T 1 = 100   ° C h 1 = 339 , 47   k J / k g ;     s 1 = 1 , 1536   k J / k g ⋅ K

P 2 = 200   k P a T 2 = 10 0   ° C h 2 = 343 , 60   k J / k g ;     s 2 = 1 , 2512   k J / k g ⋅ K

Observando que uma corrente de fluido entra e sai da turbina, o balanço de energia para este sistema de fluxo constante pode ser expresso na forma de taxa como:

E ˙ e n t r a - E ˙ s a i = ∆ E ˙ s i s t e m a = 0

E ˙ e n t r a = E ˙ s a i

Q ˙ e n t r a - m ˙ h 1 = W ˙ s a i + m ˙ h 2

W ˙ s a i = Q ˙ e n t r a - m ˙ ( h 2 - h 1 )

Passo 2

Agora, aplicando a definição de entropia para um processo isotérmico, temos a taxa de transferência de calor:

Q ˙ e n t r a = m ˙ ∫ 1 2 T d s = m ˙ T ( s 2 - s 1 ) = ( 1 ) ( 100 + 273 ) ( 1,2512 - 1 , 1536 ) = 36 , 42   k W

Passo 3

Agora, substituindo na equação do balanço energético, temos a potência:

W ˙ s a i = Q ˙ e n t r a - m ˙ h 2 - h 1 = 36,42 - 1 343 , 60 - 339 , 47 = 32 , 3   k W

Resposta

Q ˙ e n t r a = 36,42   k W

W ˙ s a i = 32 , 3   k W

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