Vapor de água a
e
entra em um bocal termicamente isolado com uma velocidade de
, e sai à pressão de
e à velocidade de
. 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:
– Na tabela superaquecido/saturado achamos em P₁=0,5 MPa e T₁=200 °C que
– Energia cinética inicial:
– Energia cinética final:
Passo 3
Agora isolamos
:
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,
- 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:
O título
é
Resposta
Temperatura final (superaquecido): ≈166 °C
Título (mistura saturada): x ≈0,92
Título (mistura saturada): x ≈0,92