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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 73

O vapor de água saturado a 500   ° F é expandido eqnaunto sua pressão é mantida constante, até que a sua temperatura seja de 1000   ° F . Calcule a mudança na entalpia específica e na entropia específica usando (a) os diagramas de desvio e (b) as tabelas de propriedades.

Passo 1

Vamos lá para a letra (a), galera. As propriedades da água são:

M = 18,015   l b m / l b m o l

T c r = 1164,8 R

P c r = 3200   p s i a

A pressão do vapor de água durante este processo é igual a:

P 1 = P 2 = P s a t @ 500 ° F = 680,56   p s i a

Usando os dados da tabela de propriedades dos gases ideais do vapor de água,

h - 2 - h - 1 i d e a l = h - 2 , i d e a l - h - 1 , i d e a l = 12178,8 - 7738 = 4440,8   B t u / l b m o l

E,

s - 2 - s - 1 i d e a l = s ˙ 2 - s 1 ˙ - R u ln ⁡ P 2 P 1 = 53,556 - 49,843 - 0 = 3,713 B t u l b m o l ⋅ R

Passo 2

Os desvios de entalpia e entropia do vapor de água nos estados especificados são determinados a partir dos diagramas generalizados:

T R 1 = T 1 T c r = 960 1 164,8 = 0,824

P R 1 = P 1 P c r = 680,56 3 200 = 0,213

Z h 1 = 0 , 340   e   Z s 1 = 0,2 77

E,

T R 2 = T 2 T c r = 1460 1 164,8 = 1 , 253

P R 2 = P 2 P c r = 680,56 3 200 = 0,213

Z h 2 = 0 , 157   e   Z s 2 = 0 , 0903

As mudanças de entalpia e a entropia por mol é:

h - 2 - h - 1 = h - 2 - h - 1 i d e a l - R u T c r Z h 2 - Z h 1

h - 2 - h - 1 = 4440,8 - ( 1,9858 ) ( 1164,8 ) ( 0,157 - 0,340 )

h - 2 - h - 1 = 4864   k J / k m o l

s - 2 - s - 1 = s - 2 - s - 1 i d e a l - R u Z s 1 - Z s 2

s - 2 - s - 1 = 3,713 - ( 1,9858 ) ( 0,0903 - 0,277 )

s - 2 - s - 1 = 4,084 k J k m o l ⋅ K

As mudanças de entalpia e entropia por massa é:

h - 2 - h - 1 = h - 2 - h - 1 M = 4864 18,015 = 270,0   B t u / l b m

s - 2 - s - 1 = s - 2 - s - 1 M = 4,084 18,015 = 0,2267 B t u l b m ⋅ R

Passo 3

Na letra (b), queremos a mudança na entalpia específica e na entropia específica usando as tabelas de propriedades. As propriedades de entrada e saída da água são:

T 1 = 500 ° F x 1 = 1

h 1 = 1202,3   B t u / l b m

s 1 = 1,4334 B t u l b m ⋅ R

P 2 = 680,56   p s i a 1000 ° F

h 2 = 1515,7   B t u / l b m

s 2 = 1,7008 B t u l b m ⋅ R

As mudanças de entalpia e entropia são:

h 2 - h 1 = 1515,7 - 1202,3 = 313,4   B t u / l b m

s 2 - s 1 = 1,7008 - 1,4334 = 0,2674   B t u / l b m

Resposta

  1. h - 2 - h - 1 = 270,0   B t u / l b m e s - 2 - s - 1 = 0,2267 B t u l b m ⋅ R  
  2. h 2 - h 1 = 313,4   B t u / l b m e s 2 - s 1 = 0,2674   B t u / l b m  
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