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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 67

Um tubo d = 30   m m localizado num gerador de vapor é alimentado com uma vazão de 3   l i t r o s   p o r   s e g u n d o de água a 30 ° C e 10   M P a . Sabendo que a temperatura e a pressão da água na seção de descarga do tubo são iguais a 400   ° C e 9   M P a , determine a taxa de transferência de calor para a água.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Como não foi mencionado nenhum dado relacionado a velocidade e altura, devemos desconsiderar as variações de energia cinética e potencial, a transferência de calor especifica necessária é dada por:

q = h 2 - h 1

A taxa de transferência será:

Q ˙ = m ˙ q

Das tabelas de propriedades termodinâmicas, podemos encontrar estas entalpias e volumes específicos de cada estado:

Água a 30   ° C e 10   M P a :

h 1 = 134,86   k J / k g

v 1 = 0,0010003   m 3 / k g

Para o estado 2 , temos água a 400 ° C e 9   M P a :

h 2 = 3117,8   k J / k g

v 2 = 0,02993   m 3 / k g

Passo 2

Nos foi dada a vazão volumétrica, porém precisamos da mássica. Primeiro vamos converter a vazão volumétrica em unidades do SI:

1   L / s → 10 - 3   m 3 / s

Portanto:

3   L / s → 3 ⋅ 10 - 3   m 3 / s

V 1 ˙ = 3 ⋅ 10 - 3   m 3 / s

A vazão mássica pode ser dada por:

m ˙ = V ˙ 1 v 1

m ˙ = 3 ⋅ 10 - 3 0,001003

m ˙ = 3   k g / s

A taxa de transferência de calor será:

Q ˙ = m ˙ h 2 - h 1

Q ˙ = 3 3117,8 - 134,86

Q ˙ = 8948,82   k W

Resposta

Q ˙ = 8948,82   k W

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