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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 36

Um tipo de aquecedor (economizador), que pré-aquece a água de alimentação de uma caldeira, opera misturando água líquida com vapor d’água extraído de uma turbina. Para os estados dos mostrados na Fig. P9.36, calcule a taxa de aumento líquido de entropia para o processo de mistura, considerando que ele seja permanente e adiabático.

Passo 1

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

Recebemos os seguintes dados para o aquecedor de água de alimentação em processo adiabático:

P 1 = P 2 = P 3 = 1000   k P a

T 1 = 40   ° C

T 2 = 200   ° C

T 3 = 160   ° C

m 3 ' = 4 k g s

Da tabela de água saturada B.1.1, com valores correspondentes a T 1 = 40   ° C , podemos encontrar a entropia e a entalpia específicas do estágio 1:

h 1 = h f = 167,54 k J k g

s 1 = s f = 0,5724 k J k g   K

Da tabela de água superaquecida B.1.3, com valores correspondentes a P 2 = 1000   k P a e T 2 = 200   ° C , podemos encontrar a entropia e a entalpia específicas do estágio 2:

h 2 = 2827,86 k J k g

s 2 = 6,6939 k J k g   K

Da tabela de água saturada B.1.1, com valores correspondentes a T 3 = 16 0   ° C , podemos encontrar a entropia e a entalpia específicas do estágio 3:

h 3 = h f = 675,53 k J k g

s 3 = s f = 1,9426 k J k g   K

Passo 2

Temos 2 fluxos de entrada e 1 de saída. A equação de continuidade é dada por:

m 1 ' + m 2 ' = m 3 '

Podemos obter o termo para a taxa de fluxo de massa do estágio 2 usando a equação de energia:

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

Desenvolvendo os termos, nós temos que

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

Com isso, nós obtemos o seguinte

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

Isolando o m 2 '

m 2 ' = m 3 ' ∙ ( h 3 - h 1 ) ( h 2 - h 1 )

Quando colocamos nossos valores, podemos calcular a taxa de fluxo de massa do estágio 2:

m 2 ' = 4 ∙ 675,53 - 167,54 2827,86 - 167,54 = 0,764 k g s

Passo 3

A taxa de fluxo de massa do estágio 1 é igual a:

m 1 ' = m 3 ' - m 2 '

Substituindo os valores,

m 1 ' = 4 - 0,764 = 3,236 k g s

Calculando a geração de entropia durante o processo:

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

Novamente, entrando no processo de substituição

Δ S g e n = 4 ∙ 1,9426 - 0,764 ∙ 6,6939 - 3,236 ∙ 0,5724

Com isso, nós temos que

Δ S g e n = 0,8 k W K

Resposta

Δ S g e n = 0,8 k W K

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