Enunciado

Um tanque rígido fechado, de 1,5 m3 de volume, contém Refrigerante 134a, inicialmente como uma mistura bifásica líquido-vapor a 10ºC. O refrigerante é aquecido até um estado final, em que a temperatura é de 50°C e o título é de 100%. Localize os estados inicial e final em um esboço do diagrama T-v. Determine a massa de vapor presente nos estados inicial e final, ambas em kg.

Passo 1

Ooopa, beleza?

Vamos lá para mais um problema de termodinâmica!

Passo 2

O diagrama do processo T v é dado por

Aqui, o estado 1 está na condição úmida e estado de vapor.

Passo 3

Estado 2:

Já que o Refrigerante 134a no estado 2 está no estado saturado, o volume específico no estado 2 é igual ao volume específico de vapor em T = 50   ° C

v 2 = v g = 0,0159 + 0,0142 - 0,0159 50 - 48 52 - 48 = 0,01505   m 3 / k g

Calculando a massa de vapor no estado 2

m 2 = V v 2 = 1,5   m 3 0,01505   m 3 / k g = 99,668   k g

Passo 4

Estado 1:

Já que o Refrigerante 134a está em um tanque rígido, volume e massa total são constantes. Então, o volume específico permanece o mesmo nos estados inicial e final.

v 1 = v 2 = 0,01505   m 3 / k g

Obtendo as propriedades de Refrigerante 134a saturado numa temperatura inicial de T = 10 ° C das Tabelas do livro texto

v g , 1 = 0,0525 + 0,0460 - 0,0525 10 - 8 12 - 8 = 0,04925   m 3 / k g

Volume específico de líquido saturado

v f , 1 = 0,7884 ⋅ 10 - 3 + 0,7971 ⋅ 10 - 3 - 0,7884 ⋅ 10 - 3 10 - 8 12 - 8 = 0,79275 ⋅ 10 - 3   m 3 / k g

O título no estado inicial

x = v 1 - v f , 1 v g , 1 - v f , 1 = 0,01505 - 0,79175 ⋅ 10 - 3 0,04925 - 0,79275 ⋅ 10 - 3 = 0,294

Já que a massa total presente no estado final está completamente no estado de vapor, temos que

m t o t a l = m 2 = 99,668   k g

A massa de vapor presente no estado inicial é dada por

m 1 = x 1 ⋅ m t o t a l = 0,294 99,668   k g = 29,302   k g

Resposta

m 1 = 29,302   k g

m 2 = 99,668   k g

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