Um bocal é alimentado com vapor dágua a 1 MPa e 400^circ C e descarrega o fluido a 500 kPa e 350^circ C. 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 0,1 kg / s )
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:
  1. Equação de energia para escoamento estacionário (Steady‐flow energy equation)
  2. 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
h1 + v1^22 ;=; h2 + v2^22
v2^22 ;=; h1 - h2 Longrightarrow v2 = raiz2,(h1 - h2),1000[m/s] é entalpia específica (kJ/kg)
é velocidade (m/s)
Como , fica
$$\frac{v_2^2}{2} ;=; h_1 - h_2
\quad\Longrightarrow\quad
v_2 = \sqrt{2,(h_1 - h_2),1000}\quad[m/s]$$
(1000 para converter kJ em J.)

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 De, ; .
• Em , ; .)
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Passo 4

Calculando a velocidade de saída:
v2 = raiz2,(29,000) = raiz58,000 approx 240;m/s

Passo 5

Para achar a área, precisamos da densidade na saída, dot m = rho2,A2,v2 ;Longrightarrow; A2 = dot mrho2,v2 = 0,11,35 times 240 approx 3,1times10^-4;m^2, onde é o volume específico:
– Na mesma Tabela A-5, em , ;
Então
A área do bocal na saída sai de

Resposta

Velocidade 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.

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