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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 28

Um suprimento geotérmico de água quente, a 500   k P a e 150 ° C , alimenta um evaporador flash (instantâneo), termicamente isolado, com vazão de 1,5   k g / s . Uma corrente de líquido saturado a 200   k P a é drenada do fundo da câmara de evaporação, e uma corrente de vapor saturado a 200   k P a é retirada do topo para alimentar uma turbina. Determine a taxa de geração de entropia no evaporador flash.

Passo 1

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

São fornecidos os seguintes dados para o fluxo de água quente alimentada ao evaporador, onde o vapor é drenado do fundo e o vapor saturado é alimentado a uma turbina pelo topo:

P 1 = 500   k P a

T 1 = 150 ° C

P 2 = 200   k P a

P 3 = 200   k P a

m 1 ' = 1,5   k g / s

Da tabela de água saturada B.1.1, com os valores correspondentes a T 1 = 150   ° C , podemos encontrar a entropia e a entalpia específicas do líquido saturado do estágio 1:

h 1 = h f = 632,18 k J k g

s 2 = s f = 1,53 k J k g   K

Já para o caso de P 3 = 200   k P a , podemos encontrar a entropia e a entalpia específicas do vapor saturado do estágio 3:

h 3 = h g = 2706,63 k J k g

s 3 = s g = 7,1271 k J k g   K

A equação de energia para este problema:

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

Passo 2

Da equação de continuidade sabemos que o fluxo de saída é igual a:

m 3 ' = m 1 ' - m 2 '

Agora podemos calcular a taxa de fluxo de massa do estágio 2:

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

Com isso, nós temos que

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

Isolando o termo m 2 '

m 2 ' = m 1 ' ∙ h 1 - h 3 h 2 - h 3

Substituindo os termos

m 2 ' = 1,5 ∙ 632,18 - 2706,63 504,68 - 2706,63 = 1,41   k g / s

Passo 3

A taxa de fluxo de massa do estágio 3 é igual a:

m 3 ' = m 1 ' - m 2 ' = 1,5 - 1,41 = 0,09   k g / s

Calculando a geração de entropia durante o processo:

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

Novamente, substituindo os termos

Δ S g e n = 0,09 ∙ 7,1271 + 1,41 ∙ 1,53 - 1,5 ∙ 1,8417

Com isso, nós temos que

Δ S g e n = 0,036 k J K

Resposta

Δ S g e n = 0,036 k J K

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