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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 92

Uma unidade geradora de vapor aquece água líquida saturada a pressão constante de 200   k P a em um dispositivo cilindro-pistão. Se 1,5   k W de potência for adicionado por transferência de calor, determine a taxa (kg/s) de produção de vapor saturado.

Passo 1

Fala, galera! Nessa questão nós temos um conjunto cilindro-pistão que está sobre processo de aquecimento e nós temos que determinar o fluxo de massa do sistema. Para isso, vamos utilizar a equação de energia na forma de fluxo:

Q ˙ = U ˙ + W ˙

Vamos lá!

Passo 2

Vamos reescrever a equação do calor na forma:

Q ˙ = m ˙ ∆ u + P m ˙ ∆ v

Q ˙ = m ˙ ( ∆ u + P ∆ v )

Isolando o fluxo de massa,

m ˙ = Q ˙ ∆ u + P ∆ v

Mas nós temos que a energia interna mais o fluxo de trabalho é igual a entalpia na fase líquida e vapor:

h l v = ∆ u + P ∆ v

Assim,

m ˙ = Q ˙ h l v

Passo 3

Com a pressão P = 200   k P a que o enunciado nos deu, podemos olhar na Tabela B.1.2 e encontrar a entalpia que precisamos:

h l v = 2201,96   k J / k g K

Com todas as variáveis em mãos, podemos calcular o fluxo de massa:

m ˙ = Q ˙ h l v

m ˙ = 1500 2201,96 = 0,681   k g / s

É isso, galera, encerramos o exercício 😉.

Resposta

m ˙ = 0,681   k g / s

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