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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 110

Um suprimento de 5   k g / s de amônia a 500   k P a e 20 ° C é requerido. Duas fontes estão disponíveis: Uma é líquido saturado a 20   ° C e a outra é líquido saturado a 500   k P a e 140   ° C . Escoamentos derivados das duas fontes alimentam, através de válvulas, uma câmara de mistura com isolamento térmico que produz um escoamento de saída no estado desejado. Determine as vazões mássicas das duas fontes e a taxa total de geração de entropia dessa instalação.

Passo 1

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

Recebemos os seguintes dados para dois fluxos de entrada e um de saída de amônia:

P 2 = P 3 = 500   k P a

T 1 = 20   ° C

T 2 = 140   ° C

T 3 = 20   ° C

m 3 ' = 5   k g s

Da tabela de amônia saturada B.2.1, com valores correspondentes a T 1 = 20   ° C , podemos encontrar a entropia e a entalpia específicas do estágio 1:

h 1 = h f = 274,30 k J k g

s 1 = s f = 1,0408 k J k g   K

Da tabela de amônia superaquecida B.2.2, com valores correspondentes a P 2 = 500   k P a e T 2 = 140   ° C , podemos encontrar a entropia e a entalpia específicas do estágio 2:

h 2 = 1773,80 k J k g

s 2 = 6,2422 k J k g   K

Da tabela de amônia superaquecida B.2.2, com valores correspondentes a P 3 = 500   k P a e T 3 = 20   ° C , podemos encontrar a entropia e a entalpia específicas do estágio 3:

h 3 = 1488,30 k J k g

s 3 = 5,4244 k J k g   K

Passo 2

Temos 2 fluxos de entrada e 1 de saída. A equação de continuidade é dada por:

m 1 ' + m 2 ' = m 3 '

Podemos obter o termo para a taxa de fluxo de massa do estágio 2 usando a equação de energia:

m 3 ' ∙ h 3 = m 1 ' ∙ h 1 + m 2 ' ∙ h 2

Desenvolvendo os termos, nós temos que

m 3 ' ∙ h 3 = ( m 3 ' - m 2 ' ) ∙ h 1 + m 2 ' ∙ h 2

Com isso, nós obtemos o seguinte

m 2 ' h 2 - h 1 = m 3 ' h 3 - h 1

Isolando o m 2 '

m 2 ' = m 3 ' ∙ ( h 3 - h 1 ) ( h 2 - h 1 )

Quando colocamos nossos valores, podemos calcular a taxa de fluxo de massa do estágio 2:

m 2 ' = 5 ∙ 1488,30 - 274,30 1773,80 - 274,30 = 4 k g s

Passo 3

A taxa de fluxo de massa do estágio 1 é igual a:

m 1 ' = m 3 ' - m 2 '

Substituindo os valores,

m 1 ' = 5 - 4 = 1 k g s

Calculando a geração de entropia durante o processo:

Δ S g e n = m 3 ' s 3 - m 2 ' s 2 - m 1 ' s 1

Novamente, entrando no processo de substituição

Δ S g e n = 5 ∙ 5,4244 - 4 ∙ 6,2422 - 1 ∙ 1,0408

Com isso, nós temos que

Δ S g e n = 1,1 k W K

Resposta

Δ S g e n = 1,1 k W K

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