(03)Duas correntes de água são misturadas para formar a alimentação de uma caldeira. Os dados do processo são apresentados abaixo:
- Corrente de alimentação 1:
a
e 1 atm (absoluto)
- Corrente de alimentação 2:
a
e 1 atm (absoluto)
- Pressão de ebulição: 17 bares (absoluta)
O vapor sai da caldeira através de uma canalização. Calcule o calor necessário a ser fornecido à caldeira em
se o vapor produzido sai saturado e a mesma pressão da caldeira. Despreze a energia potencial e cinética das correntes.
Passo 1
O enunciado descreve duas correntes líquidas de água que são misturadas e depois totalmente vaporizadas em uma caldeira à pressão de ebulição de 17 bar. Precisamos calcular o calor
(em
) fornecido à caldeira, desprezando energias cinética e potencial. Para isso usaremos um balanço de massa e energia, além de dados de entalpia de água/vapor em tabelas de vapor (steam tables).
Passo 2
Balanço de massa na caldeira (não há derrames nem condensados):
onde
Logo
Passo 3
Balanço de energia (em regime permanente e desprezando trabalho de bomba externo):
em que
e
são as entalpias específicas das correntes de alimentação (líquido subresfriado) e
é a entalpia do vapor saturado à pressão de 17 bar.
Passo 4
Extraímos das steam tables, sempre tomando como referência zero de entalpia a água líquida a
:
Passo 5
Da steam table para vapor saturado a
:
Passo 6
Substituindo no balanço de energia e isolando
:
Logo
Calculando cada termo:
Portanto
Resposta
O calor necessário é aproximadamente