Vapor saturado a 100^circ C é aquecido até 400^circ C. Use as tabelas de vapor para determinar: a) a entrada de calor necessária ( J / s ) se uma corrente contínua fluindo a 100 kg / s é submetida a este processo a pressão constante e (b)a entrada de calor necessária (J) se 100 kg são submetidos ao processo em um recipiente de volume constante. [Resp.:(a)6,02 x 10^7 J / s; (b) 4,61 x

Passo 1

Beleza, o exercício diz o seguinte: vapor saturado a 100 °C é aquecido até 400 °C.
Conteúdo da matéria: termodinâmica básica de vapor – a gente vai usar entalpia (h) em processo a pressão constante e energia interna (u) em processo a volume constante.
O que precisamos: tabelas de vapor (saturado e superaquecido) para obter h₁, h₂, u₁ e u₂, e depois usar as fórmulas
  • a) q̇ = m·Δh (= calor por segundo a P constante)
  • b) Q = m·Δu (calor total a V constante)

Passo 2

Resolvendo a parte (a) – pressão constante
  1. Em P constante, a troca de calor por kg de vapor é Δh = h₂ – h₁.
  2. Da tabela de vapor saturado a 100 °C (P₁ ≃ 1,013 bar) temos
    h₁ = h_g(100 °C) ≃ 2.676 kJ/kg
  3. Na tabela de vapor superaquecido a 400 °C e à mesma pressão P₁, lemos
    h₂ = h(400 °C, P=1,013 bar) ≃ 3.278 kJ/kg
  4. Logo
    Δh = h₂ – h₁ = 3.278 – 2.676 = 0.602 MJ/kg = 602 kJ/kg
  5. Como a vazão mássica é ṁ =100 kg/s, o calor por segundo é dot Q = ṁ,De

Passo 3

Resolvendo a parte (b) – volume constante
  1. Em V constante, o calor por kg é Δu = u₂ – u₁.
  2. Da tabela de vapor saturado a 100 °C:
    u₁ = u_g(100 °C) ≃ 2.506 MJ/kg
  3. Para o estado final, temos T₂ = 400 °C e v₂ = v₁ (volume específico do vapor saturado a 100 °C), que é v₁ ≃1,672 m³/kg.
    Na tabela de vapor superaquecido para v =1,672 m³/kg e T=400 °C, lemos
    u₂ ≃ 2.968 MJ/kg
  4. Então
    Δu = u₂ – u₁ = 2.968 – 2.506 = 0.462 MJ/kg = 462 kJ/kg
  5. Como a massa total é m =100 kg, o calor total é Q = m,De

Resposta

a) dot Q = 6,02times10^7;J/s
b) Q = 4,61times10^7;J

Exercícios relacionados