Enunciado

Vapor de água é acelerado em regime permanente por um bocal de uma velocidade baixa até a velocidade de 280 m/s e a uma taxa de 2,5 kg/s. Considerando que a temperatura e a pressão do vapor na saída do bocal são de 400 °C e 2 MPa, a área da saída do bocal será de:

(a) 8,4 cm2 ( b) 10,7 cm2 (c) 13,5 cm2 (d) 19,6 cm2 (e) 23,0 cm2

Passo 1

Dados da questão:

  • V 2 = 280 m s
  • m ˙ = 2,5 k g s
  • T 2 = 400 º C
  • P 2 = 2000   k P a

Passo 2

Vamos utilizar a temperatura e pressão para encontrar o volume específico pela Tabela A-6

P 2 = 2000   k P a T 2 = 400 º C ⇒ T a b e l a   A - 4 v v a p = 0,15122   m 3 / k g

Passo 3

A vazão líquida é dada por pelo produto entre vazão mássica e volume específico, ou pelo produto entre velocidade e área:

Q = m ˙ ⋅ v v a p = V 2 ⋅ A 2

Logo:

A 2 = m ˙ v V 2

A 2 = 2,5 ⋅ 0,15122 280 ⋅ k g s ⋅ m 3 k g ⋅ s m

A 2 = 0,00135   m 2 = 13,5   c m 2

Resposta

Letra C) 13,5   c m 2  

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