Vapor de água superaquecido a uma pressão de 200 bar, a uma temperatura de
e uma vazão de
, será levado a um estado de vapor saturado a 100 bar em um aquecedor de água de abastecimento aberto. Este processo é realizado misturando-se esse fluxo com um fluxo de água líquida a
100 bar. Qual a vazão necessária para o fluxo de líquido?
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos um aquecedor de água de abastecimento aberto (misturador). Entra vapor superaquecido a
,
com vazão
e entra água líquida sub-resfriada a
,
com vazão
(desconhecida). Sai vapor saturado a
. O conteúdo é balanço de massa e energia em escoamento estacionário sem trabalho nem trocas de calor.
Passo 2
Identificamos as entalpias:
– O vapor superaquecido se expande sem trabalho até (válvula de estrangulamento), processo isoentalpico, portanto
– O vapor superaquecido se expande sem trabalho até
Consultando tabela de vapor, toma-se aproximadamente
– A água líquida sub-resfriada a
e
tem quase o mesmo valor que a água saturada a
, logo
– O produto é vapor saturado a
, cuja entalpia de vapor saturado é
Passo 3
Escrevemos o balanço de massa e energia em regime estacionário:
– Balanço de massa:
– Balanço de massa:
– Balanço de energia (sem calor nem trabalho):
Substituindo
no balanço de energia, obtemos
Passo 4
Isolando
:
Calculando: