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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 43

Um tanque contém 2   k g de nitrogênio a 100   K com título de 50 % . Retira-se 0,5   k g de nitrogênio, num processo isotérmico, por meio de uma válvula e de um medidor de vazão. Determine o estado final no interior do tanque e o volume de nitrogênio retirado para cada um dos seguintes casos:

a. o medidor de vazão está instalado no topo do tanque

b. o medidor de vazão está instalado no fundo do tanque.

Passo 1

Vamos lá, pessoal! Primeiro vamos determinar o estado final no interior do tanque, nós sabemos que foi retirado 0,5   k g de nitrogênio do tanque, então sua massa ficou:

m 2 = m 1 - 0,5 = 1,5   k g

Seu volume específico pode ser determinado pelo título de 50 % que ele nos deu e os dados tabelados para o nitrogênio, então:

v 1 = v l + x v l v

Onde v l é o volume específico de líquido e v l v é o volume de vapor menos o volume de líquido ( v l v = v v - v l ). Então, da tabela,

v 1 = 0,001452 + 0,5 × 0,029764 = 0,016334

Assim, o volume do tanque é dado por

V t a n q u e = m 1 v 1 = 0,0327   m 3

E o volume específico final pode ser calculado:

v 2 = V t a n q u e m 2 = 0,0327 1,5 = 0,0218

Usando esses dados, podemos também verificar o título final do nitrogênio:

x 2 = v 2 - v l v v - v l = 0,0218 - 0,001452 0,031216 - 0,001452 = 0,6836

Pronto, determinamos estado final no interior do tanque.

Passo 2

Agora vamos verificar o volume de nitrogênio retirado dependendo da posição do medidor de vazão.

Para o medidor de vazão instalado no topo do tanque, nós temos vapor saturado, na tabela para o nitrogênio mostra o valor do volume de vapor:

v v = 0,031216  

Então o volume de saída vai ser:

V s a í d a = m s a í d a v v = 0,5 ∙ 0,031216

V s a í d a = 0,0156   m 3

Passo 3

Para o medidor de vazão instalado no fundo do tanque, temos líquido saturado, da tabela:

v l = 0 , 0 0 1452  

Então o volume de saída vai ser:

V s a í d a = m s a í d a v l = 0,5 ∙ 0,001452

V s a í d a = 0,0 00726   m 3

Resposta

0,0156   m 3 e 0,000726   m 3

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