Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 54
Um tanque com um volume de 3 m ^3 inicial contém ar a 1000ºC, 4,4 bar, em ϕ = 60%. O conteúdo do tanque resfriado a (a) 80∘ , (b) 20 ∘. Determine com cada caso a transferência de calor.
Passo 1
PRESSUPOSTOS: (1) Conforme mostrado pela figura anexa, o sistema consiste no conteúdo do tanque. para o sistema, as mudanças na energia cinética e potencial têm valor zero. (2) A mistura de gases atua como um gás ideal, com cada componente aderindo ao modo Dalton1.
Passo 2
ANÁLISE: Comece determinando se ocorre condensação durante o resfriamento.
Como o volume total do tanque e a massa total da água presente são constantes, a água passa por um processo de volume fáltico constante à medida que o conteúdo do tanque é resfriado. Isso é ilustrado pelo diagrama T-v acima. Usando a equação de estado do gás ideal
Passo 3
Assim, com dados da tabela A2,
Interpolando na tabela A 2 com fornece como a temperatura que a condensação iniciará
(a) Nesse caso não haverá condensação, o balanço de energia
Reduz para , em que
. Então, com dados da tabela A-2, A-22
(b) Nesse caso a condensação ocorre. A energia de balanço reduz para fornecer em que
Em que é a massa da água que condensa
Usando a equação de estado do gás ideal
A massa de vapor de água inicial é
Uma vez que a água passa por um processo de volume específico constante, a qualidade da mistura de vapor-líquido de duas fases em T2 é
Passo 4
A quantidade de vapor de água presente na mistura final é
A massa do condensado é
Por fim, com dados da tabela A2, A 22