O vapor dágua entra em um bocal isolado a uma pressão de 30 bar, temperatura de
e uma velocidade de
. Na saida do bocal, foi verificado com um manômetro uma pressão de 10 bar e a temperatura de
. A vazão mássica é de
. Desprezando a energia potencial do sistema, determine: (Pontos 3,5)
Área de entrada do bocal, em
, e o diâmetro em
.
Área de entrada do bocal, em
Passo 1
Beleza, deixa eu resumir o que rolou: a gente tem um bocal isolado por onde entra vapor d’água superaquecido a 30 bar e 360 °C, velocidade de 120 m/s, vazão mássica de 2,5 kg/s. Lá na saída a pressão cai pra 10 bar e a temperatura pra 200 °C, mas isso não entra no nosso cálculo de área de entrada. Essa é uma questão de Termodinâmica de fluxo: a gente vai usar a equação da continuidade (conservação de massa) e precisar da densidade do vapor na entrada, que tiramos da tabela de vapor superaquecido.
Passo 2
A equação de continuidade para fluxo estacionário é
onde
• = vazão mássica (2,5 kg/s)
• = densidade do vapor na entrada
• = área da seção transversal que queremos achar
• = velocidade (120 m/s)
•
•
•
•
Daí a gente isola
:
Passo 3
Para achar
precisamos do volume específico
do vapor a 30 bar e 360 °C em superaquecido. Pela tabela de vapor:
E como
:
Passo 4
Agora calcula a área:
Convertendo pra cm² (
):
Passo 5
Pra achar o diâmetro, usamos
, ou seja
Resposta
Área de entrada
Diâmetro
Diâmetro