Uma turbina descarrega
de vapor saturado a 1atm. Deseja-se gerar uma corrente a 200 oC e 1atm pela mistura da descarga da turbina com uma segunda corrente de vapor a 250 oC e 1atm.
(a) Se
da corrente de produto são gerados, calcule a quantidade de calor que deve ser transferida ao misturador. (
)
(a) Se
Passo 1
Beleza, aí vai o resumão: temos uma turbina que solta vapor saturado a 1 atm com vazão de 200 kg/h e a gente quer misturar esse vapor com outro a 250 °C e 1 atm, gerando no final 300 kg/h de vapor a 200 °C e 1 atm.
Conteúdo: balanço de massa e energia em equipamento de mistura (misturador) e uso de tabelas de vapor para achar entalpias ( ). Vamos precisar da equação de balanço de massa e da equação de balanço de energia (1ª lei da Termodinâmica).
Conteúdo: balanço de massa e energia em equipamento de mistura (misturador) e uso de tabelas de vapor para achar entalpias (
Passo 2
Primeiro, faz o balanço de massa:
m₁ + m₂ = m₃
Onde
• m₁ = 200 kg/h (vapor saturado da turbina)
• m₃ = 300 kg/h (vapor produto a 200 °C)
Logo
m₁ + m₂ = m₃
Onde
• m₁ = 200 kg/h (vapor saturado da turbina)
• m₃ = 300 kg/h (vapor produto a 200 °C)
Logo
Passo 3
Agora precisamos das entalpias (tabelas de vapor à pressão de 1 atm ≃ 1,013 bar):
• h₁ = entalpia do vapor saturado a 100 °C ≃ 2676 kJ/kg
• h₂ = entalpia do vapor superaquecido a 250 °C ≃ 2955 kJ/kg
• h₃ = entalpia do vapor superaquecido a 200 °C ≃ 2861 kJ/kg
• h₁ = entalpia do vapor saturado a 100 °C ≃ 2676 kJ/kg
• h₂ = entalpia do vapor superaquecido a 250 °C ≃ 2955 kJ/kg
• h₃ = entalpia do vapor superaquecido a 200 °C ≃ 2861 kJ/kg
(Obs.: valores típicos de tabela; se a sua tabela tiver outro número, usa o dela!)
Passo 4
Faz o balanço de energia no misturador (desprezando energia cinética e potencial):
Isolando
:
Substituindo (tudo em kJ/h):
Convertendo para kW (
):
Resposta
A quantidade de calor que deve ser fornecida ao misturador é de aproximadamente 8,3 kW.