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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 69

Uma válvula bem isolada é usada para estrangular vapor de água inicialmente a 8 MPa e 350 °C para uma pressão de 2 MPa. Determine a temperatura final do vapor.

Passo 1

Temos que o balanço de energia pode ser dado por:

Δ U + E C + E P s i s t e m a = Q + W - Δ H + E C + E P c o r r e n t e s

Adotando a válvula estranguladora como sistema, temos as seguintes considerações:

  • A válvula opera em regime permanente, Δ U + E C + E P s i s t e m a = 0 ;
  • A válvula é adiabática, Q = 0 ;
  • A diferença de velocidades e altura entre as correntes são desprezíveis, Δ E C + E P c o r r e n t e s = 0 ;
  • Não há trabalho realizado, W = 0 .

Assim, o balanço de energia para a válvula fica da seguinte forma:

Δ H = 0

h 1 = h 2

Passo 2

Vamos analisar as condições de entrada do vapor de água na válvula nas tabelas de vapor encontradas no final do livro. Na tabela A-6, podemos ver que teremos um vapor superaquecido entrando na válvula com uma entalpia de h 1 = 2988,1   k J / k g .

Note que, h 1 = h 2 pelo balanço material, então, continuando a observar as tabelas, temos de verificar a que temperatura o vapor de água estará a 2 MPa e mantendo a mesma entalpia. Analisando ainda a tabela A-6, verificamos a necessidade de fazer uma interpolação, assim:

T 2 - 250 ° C 300 - 250 ° C = 2988,1 - 2903,3 k J / k g 3024,2 - 2903,3 k J / k g → T 2 = 285,07   ° C

Assim, a temperatura em que a entalpia do vapor no final da válvula é igual à do início é de 285,07 °C.

Resposta

Logo, a temperatura final do vapor é de 285,07 °C.

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