Vapor de água a 0,5 MPa e 200^circ C entra em um bocal termicamente isolado com uma velocidade de 50 m / s, e sai à pressão de 0,15 MPa e à velocidade de 600 m / s. Determinar a temperatura final do vapor se ele estiver superaquecido e o título se for saturado.

Passo 1

Beleza, aqui o que temos: vapor de água entra num bocal isolado a P₁=0,5 MPa, T₁=200 °C e v₁=50 m/s; sai a P₂=0,15 MPa e v₂=600 m/s. O enunciado quer que a gente use o Balanço de Energia (entalpia + energia cinética) e, dependendo do caso,
  • encontre a temperatura de saída assumindo vapor superaquecido, ou
  • encontre o título (qualidade) assumindo mistura saturada.
    Pra isso, vamos precisar das tabelas de vapor saturado e superaquecido pra achar entalpias e depois interpolar.

Passo 2

Escrevendo o balanço de energia por unidade de massa:
h1 + v1^22 ;=; h2 + v2^22
– Na tabela superaque­cido/saturado achamos em P₁=0,5 MPa e T₁=200 °C que
h1 approx 2853;kJ/kg
– Energia cinética inicial:
v1^22 = 50^22 = 1250;J/kg = 1,25;kJ/kg
– Energia cinética final:
v2^22 = 600^22 = 180,000;J/kg = 180;kJ/kg

Passo 3

Agora isolamos h2 = h1 + v1^22 - v2^22 = 2853 + 1,25 - 180 = 2674,25;kJ/kg :

Passo 4

Em P₂=0,15 MPa a saturação ocorre a Tₛₐₜ≈111,4 °C. Mas se for super­aquecido, consultamos a tabela de vapor superaquecido em 0,15 MPa:
  • A 150 °C, T2 = 150 + 2674,25-26122798-2612,(200-150) approx 150 + 62,25186times50 approx 166;^circC
  • A 200 °C,
Fazendo interpolação linear pra achar T₂ quando :

Passo 5

Se ao invés disso o vapor sair saturado, temos em P₂=0,15 MPa:
hfapprox467,5;kJ/kg, hfgapprox2408;kJ/kg
O título x = h2 - hfhfg = 2674,25 - 467,52408 approx 0,92 é

Resposta

Temperatura final (superaquecido): ≈166 °C
Título (mistura saturada): x ≈0,92

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