) (a) (
) 1 kg de água é submetido a um processo de um estado inicial em que a água se encontra como vapor saturado a
, velocidade de
e a uma altura de 5 m , até um estado final como liquido saturado a
, velocidade de
e altura de 1 m . Determine, em kJ , (b) a exergia no estado final, e (c) a variação da exergia. (
e po
bar)
Passo 1
Temos 1 kg de água que passa de um estado inicial “vapor saturado a
”, com velocidade
e altitude
, para um estado final “líquido saturado a
”, com
e
. A temperatura e pressão de referência do meio ambiente são
Queremos
(b) a exergia no estado final, e
(c) a variação de exergia entre final e inicial.
(b) a exergia no estado final, e
(c) a variação de exergia entre final e inicial.
Passo 2
A exergia não-fluxo de um sistema fechado é, por unidade de massa,
onde os subíndices “0” indicam as propriedades do fluido no estado de referência
, e
(minus velocity) e
são a velocidade e a altura no estado considerado.
Dos manuais de vapor:
– Estado de referência ( , líquido comprimido ≃ saturado):
– Estado de referência (
– Estado final (líquido saturado a
):
Para passar de
a
, usamos
(com
em kPa,
em m³/kg → kJ/kg):
Como
, esse termo é desprezível.
Passo 3
Calcular a exergia no estado final:
Somando tudo:
Como a massa é
, a exergia final é
Passo 4
Para a variação, precisamos da exergia inicial. Usando dados a
, vapor saturado:
Então
E
Logo
Passo 5
A variação de exergia (final menos inicial) é
para
, ou seja
Resposta
(b)
(c)
(c)