Vapor de água a 500 kPa e 300^circ C é utilizado para aquecer água líquida de 15^circ C a 75^circ C em um aquecedor. Qual é o consumo específico de vapor (kg de vapor/kg de água líquida aquecida) nesta operação? Admita que o vapor não pode condensar.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre usar vapor de água para aquecer água líquida. A matéria envolvida aqui é Termodinâmica, especificamente o conceito de consumo específico de vapor. O que precisamos descobrir é quantos quilos de vapor são necessários para aquecer um quilo de água líquida de 15°C até 75°C, sabendo que o vapor não pode condensar durante o processo.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de energia necessária para aquecer 1 kg de água líquida de 15°C a 75°C. Para isso, usamos a fórmula do calor sensível:
Q = m cdot c cdot De
Onde:
  • Q = 1 cdot 4,18 cdot (75 - 15) é a quantidade de calor (em kJ),
  • Q = 4,18 cdot 60 é a massa (em kg),
  • Q = 250,8 , kJ é o calor específico da água (aproximadamente ),
  • é a variação de temperatura.
Como queremos para 1 kg de água:
Então, precisamos de 250,8 kJ para aquecer 1 kg de água de 15°C a 75°C.

Passo 3

Agora, vamos ver quanta energia um quilo de vapor a 500 kPa e 300°C pode fornecer. Para isso, precisamos encontrar a entalpia do vapor nessas condi��ões.
Consultando as tabelas de vapor (como a Tabela de Vapor Saturado ou Superaquecido), encontramos a entalpia para vapor a 500 kPa (5 bar) e 300°C. Supondo que estamos lidando com vapor superaquecido, a entalpia será maior do que a do vapor saturado.
Vamos assumir que a entalpia do vapor a 500 kPa e 300°C é aproximadamente . (Nota: Para precisão real, é necessário consultar uma tabela de propriedades do vapor.)
Como o vapor não está condensando, toda essa energia pode ser usada para aquecer a água.

Passo 4

Agora, para encontrar o consumo específico de vapor, que é a quantidade de vapor necessária para fornecer os 250,8 kJ necessários para aquecer 1 kg de água, usamos a seguinte relação:
Consumo específico = Qnecessáriahvapor íá
Substituindo os valores:
Consumo específico = 250,83000 í
Consumo específico approx 0,0836 , kg vapor/kg água íá

Resposta

O consumo específico de vapor é aproximadamente 0,084 kg de vapor por kg de água aquecida.

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