Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 159
Vapor entra em um difusor a 20 psia e 240 °F com uma velocidade de 900 pés/s, saindo como vapor saturado a 240 °F e 100 pés/s. A área de saída do difusor é de 1 pé². Determine (a) o fluxo de massa de vapor e (b) a taxa de geração de entropia durante esse processo. Considere uma temperatura ambiente de 77 °F.
Passo 1
Temos que no difusor, como é considerado um processo em regime permanente, o fluxo de massa que entra no volume de controle é igual ao fluxo de massa que sai. Assim, como no estado final temos vapor saturado a 240 °F,
O fluxo de massa é então:
Passo 2
Para obtermos a taxa de geração de vapor, primeiro precisamos calcular taxa de transferência de calor envolvida no processo. Como o trabalho é zero e o regime é permanente temos que:
Assim a taxa de calor transferida do volume de controle é:
As propriedades em cada etapa do processo é:
Logo,
Passo 3
A taxa de entropia gerada no processo inclui o difusor e a vizinhança. Por se tratar de um processo isotérmico, a variação de entropia no sistema é zero. Assim,
Pelas tabelas de vapor de água, temos:
Substituindo os valores na equação de balanço de entropia: