Questão 4 - Uma turbina descarrega
de vapor saturado a 1 atm. Deseja-se gerar uma corrente a
e 1 atm pela mistura da descarga da turbina com uma segunda corrente de vapor superaquecido a
e 1 atm .
a) Se
da corrente de produto são gerados, qual a quantidade de calor que deve ser transferida ao misturador?
b) Se a mistura for realizada adiabaticamente, qual a vazão da corrente de produto.
a) Se
b) Se a mistura for realizada adiabaticamente, qual a vazão da corrente de produto.
Passo 1
Beleza, a questão fala de misturar duas correntes de vapor (uma saturada a 1 atm e outra superaquecida a 250 °C/1 atm) e gerar um produto a 200 °C/1 atm. É um problema de balanço de massa e energia (primeira lei para regime estacionário), desprezando variações de energia cinética e potencial. Vamos usar:
- Balanço de massa: m₁ + m₂ = m₃
- Balanço de energia: m₁·h₁ + m₂·h₂ + Q̇ = m₃·h₃
Precisamos dos valores de entalpiadas correntes em kJ/kg, que a gente pega na tabela de vapor.
Passo 2
Primeiro, vamos buscar na tabela de vapor a 1 atm:
- Corrente 1 (saturada, T≈100 °C):
- Produto (superaquecido a 200 °C/1 atm):
E na tabela de vapor superaquecido a 1 atm e 250 °C:
- Corrente 2:
Esses valores vêm direto das tabelas de vapor.
Passo 3
Dizem que o produto sai a
.
Pela massa:
Pela massa:
Pela energia, com transferência de calor
:
Substituindo:
Se quiser em kW:
.
Passo 4
Agora supondo o misturador adiabático (
), pedem a vazão do produto
.
Mantém-se o balanço de massa:
Mantém-se o balanço de massa:
e de energia sem
:
Isolando
:
Então
Resposta
a)
(≈7,8 kW).
b) Vazão do produto
b) Vazão do produto