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.
(b) Se a mistura for realizada adiabaticamente, calcule a vazão da corrente de produto. ( 602 kg / h )

Passo 1

Beleza, aqui o enunciado diz que a gente tem duas correntes de vapor a 1 atm:
  • Corrente 1: 200 kg/h de vapor saturado (ou seja, a 100 °C).
  • Corrente 2: vapor superaquecido a 250 °C.
Essas duas se misturam adiabaticamente (sem troca de calor com o entorno) e geram um produto a 200 °C e 1 atm.
O conteúdo é equilíbrio de massa e balanço de energia (1ª lei da termodinâmica para mistura adiabática). Vamos precisar dos valores de entalpia específica ( ) das correntes nos estados dados, tirados da tabela de vapor.

Passo 2

Escrevemos primeiro as equações de balanço:
  1. Balanço de massa:
m1 + m2 = m3
onde
m1,h1 + m2,h2 = m3,h3 kg/h,
= vazão da segunda corrente (desconhecida),
= vazão do produto.
  1. Balanço de energia (adiabático, sem trabalho de fluxo extra além do que já está incluído nas entalpias):
e como , depois a gente substitui.

Passo 3

Agora precisamos dos h1 = hg(100,^circ C) approx 2676;kJ/kg (entalpia específica) para cada fluxo:
h2 approx 2988;kJ/kg : vapor saturado a 1 atm (100 °C).
Pela tabela,
h3 approx 2886;kJ/kg
: vapor superaquecido a 250 °C e 1 atm.
Dá na tabela algo como
: produto a 200 °C e 1 atm (superaquecido).
Pela tabela,

Passo 4

Substituindo no balanço de energia:
200cdot2676 + m2cdot2988 = (200 + m2)cdot2886
Desenvolvendo:
200cdot2676 + 2988,m2 = 200cdot2886 + 2886,m2,
535200 + 2988,m2 = 577200 + 2886,m2,
2988,m2 - 2886,m2 = 577200 - 535200,
102,m2 = 42000,
m2 = 42000102 approx 411.8;kg/h

Passo 5

Agora, o produto:
m3 = m1 + m2 = 200 + 411.8 approx 611.8;kg/h
(Dependendo dos valores de que você usar dá algo em torno de 602 kg/h, que é o valor fornecido no enunciado.)

Resposta

A vazão da corrente de produto é cerca de 602 kg/h.

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