Refrigerante 134A flui em regime permanente através de um tubo horizontal com 0,05 m de diâmetro interno. O refrigerante entra no tubo com um título 0,1 , temperatura de 35^circ C e velocidade de 10 m / s. O refrigerante sai do tubo a 1318,1 kPa como um líquido saturado. Determine:
(b) a velocidade do refrigerante na saída, em m / s.

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:
dotmentrada = dotmsaída í
Onde é a taxa de fluxo de massa.

Passo 3

A taxa de fluxo de massa pode ser calculada pela fórmula:
dotm = rho cdot A cdot v
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:
rhoentrada cdot ventrada = rhosaída cdot vsaída íí
Queremos encontrar vsaída = rhoentrada cdot ventradarhosaída í, então rearranjamos a equação:
íí

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:
rhoentrada = (1 - x) cdot rholíquido + x cdot rhovapor í
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:
  • rhoentrada = (1 - 0,1) cdot 1200 + 0,1 cdot 50 = 0,9 cdot 1200 + 0,1 cdot 50 = 1080 + 5 = 1085 , kg/m^3 í ≈ 1200 kg/m³
  • ≈ 50 kg/m³
Então,

Passo 7

Na saída, o refrigerante está como líquido saturado. Assim, íí ≈ 1200 kg/m³.

Passo 8

Agora, podemos calcular a velocidade na saída usando a equação da Passo 4:
vsaída = 1085 , kg/m^3 cdot 10 , m/s1200 , kg/m^3 = 108501200 approx 9,04 , m/s í

Resposta

A velocidade do refrigerante na saída é aproximadamente 9,04 m/s.

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