Vapor saturado a
é aquecido até
. Use as tabelas de vapor para determinar: a) a entrada de calor necessária (
) se uma corrente contínua fluindo a
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
; (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
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
- Em P constante, a troca de calor por kg de vapor é Δh = h₂ – h₁.
- Da tabela de vapor saturado a 100 °C (P₁ ≃ 1,013 bar) temos
h₁ = h_g(100 °C) ≃ 2.676 kJ/kg - 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 - Logo
Δh = h₂ – h₁ = 3.278 – 2.676 = 0.602 MJ/kg = 602 kJ/kg - Como a vazão mássica é ṁ =100 kg/s, o calor por segundo é
Passo 3
Resolvendo a parte (b) – volume constante
- Em V constante, o calor por kg é Δu = u₂ – u₁.
- Da tabela de vapor saturado a 100 °C:
u₁ = u_g(100 °C) ≃ 2.506 MJ/kg - 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 - Então
Δu = u₂ – u₁ = 2.968 – 2.506 = 0.462 MJ/kg = 462 kJ/kg - Como a massa total é m =100 kg, o calor total é
Resposta
a)
b)
b)