Enunciado

Vapor entra em um bocal isolado, operando em regime permanente, a 500°C e 40 bar, com uma velocidade de 100 m/s e sai a 300°C e 10 bar. A velocidade na saída, em m/s, é aproximadamente

  1. 104,
  2. 636,
  3. 888,
  4. 894.

Passo 1

Vocês estão prontas crianças???

Pois eu estou capitão lkkk, bora boraaaaa!

Dados fornecidos pelo enunciado:

O vapor de água entra em um bico em p 1 = 40   b a r .

Temperatura de entrada   T 1 = 500 ° C .

Velocidade de entrada V 1 = 100   m / s

Temperatura de saída T 2 = 300 ° C

Pressão de saída   p 2 = 10   b a r

Passo 2

Para encontrarmos a velocidade de saída, começaremos com um balanço de energia em estado estacionário :

0 = Q ˙ C V - W ˙ C V + m ˙ h 1 - h 2 + V 1 2 - V 2 2 2 + g z 1 - z 2            

Como não há transferência de trabalho W ˙ C V = 0

E não há transferência de calor do bico,   Q ˙ C V = 0

Ao negligenciar as mudanças de energia de potencial, a equação acima torna-se

0 = 0 - 0 + m ˙ h 1 - h 2 + V 1 2 - V 2 2 2 + 0            

Resolvendo a velocidade na saída

V 2 = V 1 2 + 2 ( h 2 - h 1 )                     ( 1 )

Passo 3

Para p 1 = 40   b a r   e a   T 1 = 500 ° C a partir dos lençóis freáticos superaquecidos, temos que

h = 3445.3   k J / k g

Para T 2 = 300 ° C   e a   p 2 = 10   b a r cai entre T = 280 ° C e T = 320 ° C nos lençóis freáticos superaquecidos. Portanto, devemos interpolar em p 2 = 10   b a r para encontrarmos o volume específico em T 2 = 300 ° C .

Passo 4

Interpolando os valores, iremos ter:

h 320 ° C - h 280 ° C 320 - 280 = h 320 ° C - h 300 ° C 320 - 280

3093.9 - 3008.2 320 - 280 = 3093.9 - h 300 ° C 320 - 280

h 2 = 3051.05   k J / k g

Passo 5

Substituindo os valores encontrados na nossa equação (1)

V 2 = V 1 2 + 2 ( h 2 - h 1 )

V 2 = ( 100   m / s ) 2 + 2 3445.3 k J k g - 3051.5 k J k g × 10 3   N . m k J × 1   k g ∙ m / s 2 N

V 2 = 894   m / s

Portanto, a velocidade de saída é mais próxima de V 2 = 894   m / s    

Resposta

Logo temos como resposta correta a letra (d).

Ver Outros Exercícios desse livro