(Nilo, p. 287, q. 25) Água líquida a
e 525 K passa através de uma válvula de expansão adiabática, onde a pressão é reduzida para 200 kPa , formando instantaneamente uma mistura de líquido e vapor. Calcule a temperatura da mistura e estime a qualidade do vapor d’água após a válvula. R :
e
, respectivamente.
Passo 1
O enunciado descreve uma água líquida a
e
que sofre expansão em uma válvula adiabática sem troca de calor nem trabalho, reduzindo a pressão a
. Como resultado forma-se uma mistura líquido-vapor na saída. Precisamos achar a temperatura de saída e a qualidade (
) do vapor.
Passo 2
Em uma válvula de expansão (processo de Joule–Thomson) sem trocas de calor e sem trabalho de eixo, desprezando variações de energia cinética e potencial, a entalpia permanece constante:
Passo 3
Determinar
no estado inicial. Como a água está na região de líquido comprimido (
em
), podemos aproximar a entalpia pelo valor de líquido saturado à mesma pressão. Dos tabelas de água:
Passo 4
No estado final, a mistura está em equilíbrio de fases à pressão
. A temperatura de saturação correspondente é
Os valores de entalpia de líquido saturado e do calor latente nessa pressão são
Passo 5
Como
, a qualidade
do vapor na saída é
Resposta
A temperatura da mistura é
e a qualidade do vapor é
.