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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 43

Vapor d'água saturado a 400   k P a é estrangulado, numa válvula parcialmente aberta, até a pressão de 100   k P a . Admitindo que o processo seja adiabático e que as variações de energia cinética e potencial são desprezíveis, determine a temperatura do vapor após o estrangulamento.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Aplicando o balanço de energia, temos que:

h 1 + 1 2 V 1 2 + g Z 1 = h 2 + 1 2 V 2 2 + g Z 2

Onde:

  • h = e n t a l p i a   e s p e c í f i c a   n o   p o n t o .
  • V = v e l o c i d a d e   d e   e s c o a m e n t o   n o   p o n t o .
  • Z = c o t a   d e   a l t u r a   d o   f l u i d o   n o   p o n t o .
  • g = a c e l e r a ç ã o   d a   g r a v i d a d e .

Não ocorre variação de energia cinética no escoamento, e considerando a mesma cota de altura de análise do fluido, temos que:

Z 1 = Z 2

V 1 = V 2

Logo:

h 1 = h 2

Passo 2

Analisando a tabela das propriedades termodinâmicas para o vapor de água saturado a 400   k P a , temos que:

h v = 2738,53   k J / k g

Portanto a entalpia específica do sistema na entrada e saída também terá esse valor. Logo:

h 1 = h 2 = 2738,53   k J / k g

Como não houve variação da entalpia, e houve variação de pressão, o fluido passou de vapor saturado para vapor superaquecido. Podemos perceber isso com base na análise das tabelas de propriedades termodinâmicas.

Para uma pressão de 100   k P a e uma entalpia de 2738,53   k J / k g , encontramos o nosso fluido com temperatura entre 99,62 ° C e 150 ° C . Vamos interpolar para encontrar o valor exato.

Temos que:

T 2 = T 99,62 + T 150 - T 99,62 h 2 - h 99,62 h 150 - h 99,62

Substituindo, temos que:

T 2 = 99,62 + 150 - 99,62 2738,53 - 2675,46 2776,38 - 2675,46

T 2 = 131,1   ° C

Resposta

T 2 = 131,1   ° C

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