Vapor superaquecido a 10 bar e
é expandido a entropia constante até uma pressão de 2 bar. Qual o estado do vapor nas condições finais?
Passo 1
O enunciado dá e pede o seguinte (vou listar bem claro):
- Dados iniciais: pressão
e temperatura . Está explícito que o vapor inicial é superaquecido (pois é maior que a temperatura de saturação a ). - Processo: expansão a entropia constante (isentrópica), ou seja
. - Condição final: pressão
. - Pergunta: qual o estado do vapor nas condições finais? (ou seja: vapor superaquecido, vapor saturado seco, ou mistura saturada (vapor úmido) — e, se for mistura, determinar a qualidade).
Passo 2
Conceito chave que vamos usar (explicação didática):
- Em um processo isentrópico de vapor, o valor da entropia específica
permanece constante: . - Para saber o estado final a
compare-se esse valor constante com os valores de entropia do vapor saturado à pressão final: (entropia do líquido saturado) e (entropia do vapor saturado). - Se
então na pressão o vapor está superaquecido. - Se
então o vapor final é vapor saturado seco (qualidade ). - Se
então o estado final é mistura saturada (vapor úmido) com qualidade dada por
- Se
- Portanto o procedimento prático é:
- Obter
na tabela de vapor superaquecido (ou gráfico Mollier). - Obter
e na tabela de vapor saturado à pressão . - Comparar e classificar; se for mistura, calcular
com a fórmula acima.
- Obter
Passo 3
Vou obter (pegando em tabelas padrão de vapor;—;valores arredondados) os números necessários:
- Entropia no estado inicial (superaquecido) a
e : (valor obtido a partir de tabelas de vapor superaquecido; número arredondado). - Entropias de saturado à pressão final
(valores da tabela de vapor saturado, arredondados): (estes e foram obtidos da tabela de vapor saturado a ).
Passo 4
Comparação direta (interpretação):
- Temos
- Como
está entre e , isso significa que, ao expandir isentropicamente até , o vapor final será uma mistura saturada (vapor úmido), não superaquecido e nem vapor saturado seco.
Passo 5
Cálculo da qualidade (mostro passo a passo como fazer na prova):
- Fórmula da qualidade em função das entropias:
- Substituindo os valores que pegamos nas tabelas:
- Interpretação: a qualidade
significa que o fluxo final contém cerca de de vapor e de líquido em massa — ou seja, é uma mistura com pouca umidade (próxima do vapor seco, mas ainda úmida).
Passo 6
Resumo didático / dica de prova:
- Passos que eu faria rapidamente na prova sem perder tempo:
- Ler
. - Pegar tabela de vapor superaquecido e anotar
. - Pegar tabela de saturado a
e anotar . - Comparar
com e decidir tipo de estado. - Se for mistura, aplicar
.
- Ler
- Empatia rápida: sei que ficar memorizando tabelas é chato — na prova, leve a tabela e pratique esse procedimento 2–3 vezes antes para ficar rápido.
Resposta
Mistura saturada (vapor úmido); qualidade
(aprox.).