(Felder, p. 357, q. 29) Água líquida alimenta uma caldeira a
e 10 bar, sendo convertida em vapor saturado a pressão constante.
a) Use as tabelas de vapor para calcular
para este processo e calcule então o calor necessário para produzir
de vapor nas condições da saída. Admita que a variação da energia cinética do vapor é desprezível e que o vapor é descarregado através de uma tubulação de 15 cm de diâmetro interno. R :
e
.
b) Como o valor calculado para o calor necessário seria alterado se você não desprezasse a variação da energia cinética da água, sabendo que o diâmetro interno do tubo da descarga de vapor fosse 13 cm (aumenta, diminui, mantém-se o mesmo, ou não tenho como dizer sem mais informações)? R:
. Portanto, aumenta.
a) Use as tabelas de vapor para calcular
b) Como o valor calculado para o calor necessário seria alterado se você não desprezasse a variação da energia cinética da água, sabendo que o diâmetro interno do tubo da descarga de vapor fosse 13 cm (aumenta, diminui, mantém-se o mesmo, ou não tenho como dizer sem mais informações)? R:
Passo 1
O enunciado diz que água líquida entra na caldeira a
e
bar e sai como vapor saturado a
bar. Precisamos usar tabelas de vapor para achar a variação de entalpia específica
e, em seguida, calcular a potência de calor necessária para produzir
,m³/h de vapor, desprezando a energia cinética. Depois, reavaliar se incluímos a variação de energia cinética na tubulação de saída de diâmetro interno
,cm.
Passo 2
Determinar as entalpias nos estados inicial e final usando tabelas:
– Estado 1: água líquida comprimida a e
bar. Aproximamos
– Estado 1: água líquida comprimida a
– Estado 2: vapor saturado a
bar:
Logo,
Passo 3
Calcular a vazão mássica sabendo que o vapor saturado a
bar tem volume específico
A vazão volumétrica é
Logo, a vazão mássica
Como a energia cinética é desprezada, a potência térmica necessária é
Passo 4
Para incluir a variação de energia cinética na saída de vapor, calculamos a velocidade no tubo de diâmetro interno
,cm:
área
área
vazão volumétrica
,
então
então
A energia cinética específica no escoamento é
O calor total por quilograma passa a ser
Logo, a nova potência
Portanto, ao não desprezar a energia cinética com diâmetro menor, a potência térmica aumenta.
Resposta
a)
e
b) Incluindo a variação de energia cinética com ,cm,
,
portanto o calor necessário aumenta.
b) Incluindo a variação de energia cinética com
portanto o calor necessário aumenta.