Refrigerante 134A flui em regime permanente através de um tubo horizontal com
de diâmetro interno. O refrigerante entra no tubo com um título 0,1 , temperatura de
e velocidade de
. O refrigerante sai do tubo a
como um líquido saturado. Determine:
(a) a vazão mássica do refrigerante, em
.
(a) a vazão mássica do refrigerante, em
Passo 1
Resumo do Enunciado e Conteúdo da Matéria
Estamos lidando com um problema de fluxo de fluidos em regime permanente. Um refrigerante 134A está fluindo através de um tubo horizontal com diâmetro interno de 0,05 metros. No ponto de entrada, o refrigerante tem:
- Qualidade (
) de 0,1 - Temperatura de
- Velocidade de
No ponto de saída, ele se encontra como líquido saturado a uma pressão de
. Nosso objetivo é determinar a vazão mássica (
) do refrigerante, ou seja, quanta massa está passando pelo tubo por segundo (
).
Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de qualidade de vapor, densidade de fluidos mistura, e a fórmula da vazão mássica.
Passo 2
Entendendo a Qualidade de Vapor e a Mistura
A qualidade de vapor (
) representa a fração da massa que está na fase de vapor em uma mistura de líquido e vapor. No nosso caso,
significa que 10% da massa está como vapor e 90% como líquido.
Para encontrar a densidade da mistura, precisamos conhecer o volume específico (
) da mistura. O volume específico é a quantidade de espaço que uma unidade de massa ocupa e é dado por:
Onde:
-
é o volume específico do líquido saturado -
é o volume específico do vapor saturado
Passo 3
Encontrando os Valores de
e
na Tabela do Refrigerante 134A
Para
, consultamos as tabelas termodinâmicas do refrigerante 134A e encontramos:
- Volume específico do líquido saturado (
): - Volume específico do vapor saturado (
):
Passo 4
Calculando o Volume Específico da Mistura
Usando a fórmula mencionada no Passo 2:
Vamos calcular:
Passo 5
Calculando a Densidade da Mistura
A densidade (
) é o inverso do volume específico:
Passo 6
Calculando a Área da Secção Transversal do Tubo
O tubo é circular, então a área (
) é dada por:
Passo 7
Calculando a Vazão Mássica (
)
A vazão mássica é dada por:
Onde:
Substituindo os valores:
Resposta
A vazão mássica do refrigerante 134A é aproximadamente 2,75 kg/s.