Uma turbina descarrega 200 kg / h 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 300 kg / h da corrente de produto são gerados, calcule a quantidade de calor que deve ser transferida ao misturador. ( 8,3 kW )

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).

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
m2 = m3 - m1 = 300 - 200 = 100 kg/h

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
(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):
dot m1 h1 + dot m2 h2 + dot Q = dot m3 h3
Isolando dot Q = dot m3 h3 - dot m1 h1 - dot m2 h2 :
dot Q = 300cdot2861 - 200cdot2676 - 100cdot2955 = 858300 - 535200 - 295500 = 278,kJ/h
Substituindo (tudo em kJ/h):
dot Q = 278,kJ/h3600 s/h approx 8,3 kW
Convertendo para kW ( ):

Resposta

A quantidade de calor que deve ser fornecida ao misturador é de aproximadamente 8,3 kW.

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