QUESTÃO 3) Vapor dágua superaquecido entra em uma válvula de expansão a 3 MPa e
e sai a uma pressão de
. A expansão pode ser considerada um processo de estrangulamento. Considerando
e
, determine:
a) Exergia específica de fluxo na entrada, em
;
b) Exergia de fluxo na saída, em
;
c) A destruição de exergia usando o balanço de exergia, em
;
d) A destruição de exergia usando o balanço de entropia, em
.
a) Exergia específica de fluxo na entrada, em
b) Exergia de fluxo na saída, em
c) A destruição de exergia usando o balanço de exergia, em
d) A destruição de exergia usando o balanço de entropia, em
Passo 1
O enunciado trata de um escoamento estacionário de vapor superaquecido através de uma válvula de expansão (processo de estrangulamento). Queremos calcular a exergia de fluxo específica na entrada (
) e na saída (
), e a destruição de exergia por dois métodos: balanço de exergia e balanço de entropia. Usaremos a definição de exergia de fluxo
onde
são as propriedades no estado morto (
,
), e valores de entalpia e entropia para vapor e para água líquida compressa obtidos em tabelas de vapor.
Passo 2
Propriedades no ponto 1 (entrada):
,
. De tabela de vapor superaquecido em
:
Propriedades do estado morto (água líquida a
e
):
Passo 3
Cálculo de
usando
Substituindo:
Passo 4
No estrangulamento
. Em
e
dado, interpola-se na tabela de vapor superaquecido para encontrar
. Entre
e
temos
Fração de interpolação
. Logo
Passo 5
Cálculo de
usando
Substituindo:
Passo 6
Destruição de exergia pelo balanço de exergia (não há calor nem trabalho nem variação de
ou
):
Passo 7
Destruição de exergia pelo balanço de entropia: a geração de entropia por kg é
e logo
coincidindo com o resultado do balanço de exergia.
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)