Vapor a 700 bar e
é retirado de uma linha de vapor e adiabaticamente expandido até 10 bar a uma taxa igual a
. Qual será a temperatura do vapor expandido e qual é a taxa de produção de entropia?
Passo 1
Beleza, joga aí o resumo: a gente tem vapor a 700 bar e 600 °C saindo de uma linha, faz uma expansão adiabática até 10 bar à vazão de 2 kg/min. O que queremos? A temperatura final do vapor e a taxa de produção de entropia.
Conteúdo: termodinâmica de fluxo estacionário, 1ª lei (energia), 2ª lei (entropia) e processo adiabático irreversível (expansão tipo estrangulamento). Vamos precisar de tabelas de vapor para achar entalpia e entropia nos estados 1 e 2.
Conteúdo: termodinâmica de fluxo estacionário, 1ª lei (energia), 2ª lei (entropia) e processo adiabático irreversível (expansão tipo estrangulamento). Vamos precisar de tabelas de vapor para achar entalpia e entropia nos estados 1 e 2.
Passo 2
Teoria da parada: em um estrangulamento (válvula, tripla, etc.) não há trabalho nem calor com o entorno e nem variação de energia cinética/própria, então a entalpia fica constante:
Como o processo é irreversível e adiabático, a entropia do vapor aumenta, e a produção de entropia por segundo é
Passo 3
Estado 1: p₁=700 bar, T₁=600 °C → superaquecido. Da tabela de vapor superaquecido achamos, por exemplo:
Passo 4
Estado 2: p₂=10 bar e
kJ/kg.
Na tabela de superaquecido em 10 bar, vamos interpolar entre 500 °C e 510 °C:
Na tabela de superaquecido em 10 bar, vamos interpolar entre 500 °C e 510 °C:
- a 500 °C,
kJ/kg - a 510 °C,
kJ/kg
Para atingir 3650, precisamos de uns 1,1 °C acima de 500 °C. Logo
Passo 5
Na mesma tabela, em p₂=10 bar e T₂≈501 °C, obtemos
Passo 6
Vazão mássica
,kg/min = 0,03333 kg/s. A produção de entropia é
Resposta
Temperatura final
e taxa de produção de entropia