Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 12
Refrigerante 134a entra no evaporador de um sistema de refrigeração operando em regime permanente a -4°C e título de 20%, a uma velocidade de 7 m/s. Na saída, o refrigerante se encontra como vapor saturado a uma temperatura de -4°C. O canal de escoamento do evaporador tem diâmetro constante. A vazão mássica de entrada do refrigerante é 0.1 kg/s.
Determine
- o diâmetro do canal de escoamento do evaporador, em cm.
- a velocidade na saída em m/s.
Passo 1
Dados que o enunciado nos fornece:
O refrigerante 134a passa por um evaporador de um sistema de estado estacionário
Na entrada, a qualidade é
A temperatura de entrada
A velocidade de entrada
Na saída,
O refrigerante é um vapor saturado em
A taxa de fluxo de massa no canal de fluxo é
A bobina do evaporador tem um diâmetro constante.
Passo 2
- Para acharmos o diâmetro da bobina, usamos a fórmula da taxa de fluxo de massa para resolver para a área:
- Para encontrar a velocidade na saída, mais uma vez aplicaremos a fórmula da taxa de fluxo de massa, desta vez resolvendo para a velocidade:
Para resolvermos o volume específico inicial, usamos a qualidade dada e a fórmula para misturas líquido-vapor de duas fases:
Nas tabelas saturadas de refrigerante-134ª,
Substituindo
Passo 3
Sabendo que o volume específico inicial é , substituindo na formula da taxa de fluxo de massa para resolver a área:
Logo a área é
Passo 4
Para encontrarmos o diâmetro dado a área
Portanto, o diâmetro da bobina do evaporador é de
Passo 5
Coletando os resultados, sabe-se que , e
Portanto, a velocidade na saída é de
Resposta
- Portanto, o diâmetro da bobina do evaporador é de
- Portanto, a velocidade na saída é de