Exercícios Resolvidos de Bocais e Difusores

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Enunciado

Um bocal é alimentado com vapor superaquecido d’água, a 0,5   M P a e a 350   ° C e descarrega o fluido a 400   m / s . Admitindo que a energia cinética do escoamento na seção de alimentação do bocal é pequena e que o processo ocorre em regime permanente, calcule a entalpia específica da água na seção de descarga do bocal. Use a tabela termodinâmica abaixo.

Passo 1

O exercício pede para a gente calcular a entalpia específica da água saindo do bocal h s . A figura baixo mostra todos os dados fornecidos pelo enunciado para calcular esse valor.

ν e e ν s são as velocidades da água entrando e saindo do bocal respectivamente. h e é a entalpia específica P e é a pressão e T e é a temperatura do vapor d’água entrando no bocal.

Agora que sabemos o que os dados significam, vamos aprender a calcular h s .

Passo 2

h s é calculado a partir da primeira lei usada em um bocal em regime permanente. Como o enunciado diz que a energia cinética do escoamento na seção de alimentação do bocal é pequena, a gente considera que o termo ν e 2 2 ≈ 0 .

h e + ν e 2 2 = h s + ν s 2 2       ⟹       h e = h s + ν s 2 2       ⟹       h s = h e - ν s 2 2

A fórmula acima mostra que para calcular h s , nós precisamos aprender a encontrar o valor de h e . Faremos isso no próximo passo!

Passo 3

O valor de h e é achado na tabela de vapor superaquecido d’água para uma pressão de 0,5   M P a . Ele está na mesma linha da temperatura de 350   ° C e na mesma coluna que a entalpia h .

h e = 3167,65   k J k g

Com esse valor em mãos, vamos iniciar as contas no próximo passo!

Passo 4

A fórmula que precisamos usar já foi criada na etapa acima. No entanto, para a gente conseguir usar essa fórmula corretamente, precisamos converter o valor de h e de k J k g para J k g .

h e = 3167,65   k J k g       ⟹       h e = 3167650   J k g

Substituindo esse valor na fórmula, encontramos:

h s = h e - ν s 2 2

h s = 3167650 - 400 2 2

h s = 3087650   J k g

Resposta

h s = 3087650   J k g

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