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:
(b) a velocidade do refrigerante na saída, em
.
(b) a velocidade do refrigerante na saída, em
Passo 1
Então, vamos lá! Temos um problema de fluxo estacionário de refrigerante 134A passando por um tubo horizontal. Queremos descobrir a velocidade do refrigerante na saída do tubo. Para resolver isso, vamos usar o princípio da conservação de massa, também conhecido como equação da continuidade. Precisaremos conhecer as propriedades do refrigerante 134A, como a densidade nas condições de entrada e saída.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a equação da continuidade. Ela nos diz que, para um fluxo estacionário, a massa que entra no tubo deve ser igual à massa que sai. A equação é dada por:
Onde
é a taxa de fluxo de massa.
Passo 3
A taxa de fluxo de massa pode ser calculada pela fórmula:
Onde:
-
é a densidade do fluido, -
é a área da seção transversal do tubo, -
é a velocidade do fluido.
Passo 4
Como a área do tubo é constante, podemos simplificar a equação da continuidade para:
Queremos encontrar
, então rearranjamos a equação:
Passo 5
Agora precisamos encontrar as densidades do refrigerante 134A na entrada e na saída. Na entrada, temos uma mistura de líquido e vapor com um título de 0,1, o que significa que 10% é vapor e 90% é líquido. Podemos calcular a densidade média usando:
Onde
é o título.
Passo 6
Consultando as tabelas termodinâmicas para o refrigerante 134A a 35°C (vamos supor que a pressão correspondente seja adequada), encontramos:
-
≈ 1200 kg/m³ -
≈ 50 kg/m³
Então,
Passo 7
Na saída, o refrigerante está como líquido saturado. Assim,
≈ 1200 kg/m³.
Passo 8
Agora, podemos calcular a velocidade na saída usando a equação da Passo 4:
Resposta
A velocidade do refrigerante na saída é aproximadamente 9,04 m/s.