- Um dos operadores técnicos da sua empresa informa que no interior de um dos tanques da fábrica eles conseguiram armazenar um total de 100 kg de água. O tanque é feito de aço e possui volume interno total de
. Um indicador da pressão mostra que no interior do tanque a pressão é de
. Dos
do tanque, quanto é ocupado pela fase vapor?
Passo 1
Beleza, então o que temos?
– Matéria: Termodinâmica (propriedades de mistura bifásica).
– Dados do enunciado:
• Massa total de água:
• Volume total do tanque:
• Pressão interna:
O que a gente quer saber? “Dos 50 m³, quanto é ocupado pela fase vapor?”
Para resolver isso precisamos:
– Matéria: Termodinâmica (propriedades de mistura bifásica).
– Dados do enunciado:
• Massa total de água:
• Volume total do tanque:
• Pressão interna:
O que a gente quer saber? “Dos 50 m³, quanto é ocupado pela fase vapor?”
Para resolver isso precisamos:
- Entender que, a 0,15 MPa, a água está em duas fases (líquido saturado + vapor saturado).
- Usar as propriedades específicas (volume específico
) da água líquida ( ) e do vapor ( ) a essa pressão, que vêm da tabela de vapor saturado.
Passo 2
Vamos definir o volume específico médio do fluido no tanque, que é
Substituindo:
Isto significa que, em média, cada quilo de água “ocupa” 0,50 m³ dentro do tanque.
Passo 3
Na região de duas fases, o volume específico médio se escreve como
onde
– = volume específico do líquido saturado a 0,15 MPa,
– = volume específico do vapor saturado a 0,15 MPa,
– = qualidade (fração mássica de vapor).
–
–
–
Da tabela de vapor saturado a 0,15 MPa:
Passo 4
A gente isola a qualidade
:
Isso diz que cerca de 43% da massa está na fase vapor.
Passo 5
Calcula a massa de vapor:
E o volume que esse vapor ocupa é
Resposta
O volume ocupado pela fase vapor no tanque é, aproximadamente,
.