O vapor dágua entra em um bocal isolado a uma pressão de 30 bar, temperatura de 360^circ C e uma velocidade de 120 m / s. Na saida do bocal, foi verificado com um manômetro uma pressão de 10 bar e a temperatura de 200^circ C. A vazão mássica é de 2,5 kg / s. Desprezando a energia potencial do sistema, determine: (Pontos 3,5)
Área de entrada do bocal, em cm^2, e o diâmetro em cm.

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
dot m = rho , A , V
onde
A = dot mrho , V = 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 v ,approx, 0,074;m^3/kg precisamos do volume específico rho = 10,074 approx 13,5;kg/m^3 do vapor a 30 bar e 360 °C em superaque­cido. Pela tabela de vapor:
E como :

Passo 4

Agora calcula a área:
A = 2,513,5 times 120 = 2,51620 approx 0,00154;m^2
Convertendo pra cm² ( A approx 0,00154 times 10^4 = 15,4;cm^2 ):

Passo 5

Pra achar o diâmetro, usamos d = raiz4Api = raiz4 times 0,00154pi approx 0,0443;m = 4,43;cm , ou seja

Resposta

Área de entrada
Diâmetro

Exercícios relacionados