Um bocal é alimentado com vapor dágua a
e
e descarrega o fluido a
e
. Admitindo que a energia cinética do escoamento na seção de alimentação seja desprezível e que o processo seja adiabático, determinar a velocidade na seção de descarga do bocal e a área da seção de descarga. (Considere a vazão igual a
)
TODAS AS QUESTÕES DEVEM VIR COM A BIBLIOGRAFIA, PAGINA E QUAL A TABELA DE CONSULTA DOS VALORES TERMODINÂMICOS UTILIZADOS EM CADA QUESTÃO.
TODAS AS QUESTÕES DEVEM VIR COM A BIBLIOGRAFIA, PAGINA E QUAL A TABELA DE CONSULTA DOS VALORES TERMODINÂMICOS UTILIZADOS EM CADA QUESTÃO.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um bocal que recebe vapor d’água a 1 MPa e 400 °C e descarrega a 0,5 MPa e 350 °C. É um processo adiabático e a velocidade na entrada é desprezível. A vazão mássica é 0,1 kg/s.
Matéria: Termodinâmica de fluxo estacionário (nozzles). O que vamos usar:
Matéria: Termodinâmica de fluxo estacionário (nozzles). O que vamos usar:
- Equação de energia para escoamento estacionário (Steady‐flow energy equation)
- Tabelas de vapor (propriedades superaquecidas) para obter entalpias e volumes específicos
Passo 2
Teoria (sem pular etapas!): em regime estacionário sem troca de calor com o meio (adiabático) e desprezando variação de energia potencial, a equação de energia do escoamento vale
–
–
Como
$$\frac{v_2^2}{2} ;=; h_1 - h_2
\quad\Longrightarrow\quad
v_2 = \sqrt{2,(h_1 - h_2),1000}\quad[m/s]$$
(1000 para converter kJ em J.)
(1000 para converter kJ em J.)
Passo 3
Agora consultamos as tabelas de vapor (superaquecido):
Bibliografia: Çengel & Boles, Termodinâmica, 9ª ed., Editora LTC, Tabela A-5 (Superaquecido).
– A-5, p. 754:
• Em ,
;
.
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;
.)
Bibliografia: Çengel & Boles, Termodinâmica, 9ª ed., Editora LTC, Tabela A-5 (Superaquecido).
– A-5, p. 754:
• Em
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Passo 4
Calculando a velocidade de saída:
Passo 5
Para achar a área, precisamos da densidade na saída,
, onde
é o volume específico:
– Na mesma Tabela A-5, em ,
;
Então
– Na mesma Tabela A-5, em
Então
A área do bocal na saída sai de
Resposta
Velocidade de descarga
Área da seção de descarga
Área da seção de descarga
Bibliografia
Çengel, Y. A.; Boles, M. A. Termodinâmica e Transferência de Calor, 9ª ed., Editora LTC, 2016.
Tabela A-5 (Propriedades de vapor superaquecido), p. 754.
Çengel, Y. A.; Boles, M. A. Termodinâmica e Transferência de Calor, 9ª ed., Editora LTC, 2016.
Tabela A-5 (Propriedades de vapor superaquecido), p. 754.