Uma turbina descarrega 200 kg / h de vapor saturado a 10,0 bar (absoluto). Deseja-se gerar vapor a 250^circ C e 10,0 bar misturando a descarga da turbina com uma segunda corrente de vapor superaquecido a 300 ^circ C e 10,0 bar.
a) Se são gerados 300 kg / h da corrente de produto, quanto calor deve ser adicionado ao misturador? ( R. 2,25×104 kJ/h)
b) Se o processo de mistura fosse conduzido de forma adiabática, qual seria a taxa de geração de produto? (R. 292 kg / h)

Passo 1

O enunciado descreve a mistura de duas correntes de vapor à mesma pressão de 10 bar:
– Corrente 1: 200 kg/h de vapor saturado (t approx 179,9^circC).
– Corrente 2: vapor superaquecido a 300^circC, fluxo m2 a determinar.
O produto desejado é vapor a 250^circC e 10 bar, com vazão m3.
Conteúdo: balanço de massa e energia (entalpia) para mistura, usando entalpias obtidas em tabelas de vapor.

Passo 2

Tabelamos as entalpias típicas a 10 bar:
h1 = hg(10 bar) approx 2778 kJ/kg, h2 = h(300^circC,10 bar) approx 3050 kJ/kg, h3 = h(250^circC,10 bar) approx 2950 kJ/kg

Passo 3

(a) Como o produto deve sair com m3=300 kg/h, da conservação de massa:
m1 + m2 = m3 Longrightarrow 200 + m2 = 300 Longrightarrow m2 = 100 kg/h

Passo 4

Balanço de energia com entrada de calor Q:
Q + m1 h1 + m2 h2 = m3 h3
Q = m3 h3 - m1 h1 - m2 h2 =300cdot2950 -200cdot2778 -100cdot3050 approx2,25times10^4 kJ/h

Passo 5

(b) Se o processo fosse adiabático ( Q=0) e mantivéssemos as mesmas vazões de entrada ( m1=200, m2=100), o produto teria vazão
m3 = m1 h1 + m2 h2h3 = 200cdot2778 +100cdot30502950 approx292 kg/h

Resposta

(a) Qapprox2,25times10^4 kJ/h
(b) m3approx292 kg/h

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