Um tanque rígido de 0,5 m3 de volume contém amônia inicialmente a 20°C, 1,5 bar, e encontra-se conectado, por meio de uma válvula, a uma grande linha de alimentação que transporta amônia a 12 bar, 60°C. A válvula é aberta apenas o tempo necessário para encher o tanque com amônia adicional, levando a massa total de amônia no tanque a 143,36 kg. No estado final, o tanque contém uma mistura bifásica líquido-vapor a 20°C. Determine a transferência de calor entre os conteúdos do tanque e a vizinhança, em kJ, ignorando os efeitos das energias cinética e potencial.
Passo 1
Faaaaaaaaala galera, bora para mais um?
Um tanque rígido contendo amônia tem volume
Pressão inicial do tanque .
Temperatura inicial do tanque .
A linha de abastecimento transporta amônia sob pressão .
A linha de abastecimento carrega amônia na temperatura .
Massa final de amônia é .
O estado final da amônia é uma mistura de vapor liquido de duas fases
Temperatura final do Tanque
Passo 2
- Escreveremos a equação de balanço de energia.
Não há transferência de trabalho
E uma vez que o único fluxo de massa que ocorre é o ar que entra no tanque, o equilíbrio da taxa de massa é de .
Escreveremos a forma integral da equação de energia .
Passo 3
Para avaliar a massa no estado 1 dentro do tanque, devemos encontrar o volume especifico.
Pelas tabelas de vapor de amônia superaquecido
A massa inicial da amônia dentro do tanque é de
Agora, para encontrarmos a transferência de calor, deveremos primeiro corrigir os estados
Para o estado 2, podemos encontrar o volume especifico usando a massa dada:
Passo 4
pela tabela de amônia saturada
Resolvendo a qualidade no estado 2
O volume específico no estado 2 pode ser escrito como
Passo 5
Para encontrar a energia interna especifica no estado 2, usamos a formula de vapor líquido de duas fases.
pela tabela de amônia saturada
Substituindo na expressão
Pela tabela de vapor de amônia superaquecido
Pela tabela de vapor de amônia superaquecido
Substituindo os valores na expressão (1)
Portanto, a transferência de calor entre o tanque e os arredores é de
Resposta
Portanto, a transferência de calor entre o tanque e os arredores é de