Nitrogênio de um tanque flui a uma vazão de 6 l bm / min a -350 F, então entra em um aparelho onde é aquecido, e deixa o aquecedor como gás a 150 F e 600 psia. Calcula-se a vazão volumétrica e o volume específico do o gás que deixa o aquecedor. Massa molecular de N2 é de 28 g / mol ou 28 lbm / lbm o l. Assuma a lei dos gases ideais.

Passo 1

Então, olha só o que o exercício tá pedindo: nitrogênio sai de um tanque a uma vazão mássica de 6;lbm/min e temperatura de -350;^circ!F. Depois ele passa por um aquecedor e sai como gás a 150;^circ!F e 600;psia. Queremos saber qual a vazão volumétrica e qual o volume específico desse gás que sai do aquecedor.
Conteúdo: Termodinâmica de gases ideais.
O que vamos usar:
  • Lei dos gases ideais ( PV = m R T).
  • Conversão de unidades ( ^circ!F para Rankine, psi para lbf/ft²).
  • Cálculo de constante específica R = Ru/M.

Passo 2

Primeiro, ajeitar a temperatura e a pressão nas unidades certas:
  • Temperatura em Rankine: T = 150;^circ!F + 459,67 = 609,67;R
    - Pressão em lbf/ft² (já que 1;psi=144;lbf/ft^2):
    P = 600;psiatimes144 = 86400;lbf/ft^2

Passo 3

Calcular a constante do gás ( R):
  • Constante universal Ru =1545;ftcdot lbf/(lbmol,R)
  • Massa molar do N₂: M=28;lbm/lbmol R = RuM = 154528 approx 55,18;ftcdot lbflbm,R

Passo 4

Agora o volume específico v sai da forma
v = R,TP
Substituindo:
v = 55,18;times609,6786400 approx 0,389;ft^3/lbm

Passo 5

Por fim, a vazão volumétrica dot V é a vazão mássica vezes o volume específico:
dot V = dot m,v = 6;lbm/mintimes0,389;ft^3/lbm approx 2,33;ft^3/min

Resposta

Vazão volumétrica de saída: 2,33;ft^3/min.
Volume específico de saída: 0,389;ft^3/lbm.

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