Um vaso fechado e rígido contém 2 kg de vapor saturado de água a 4 MPa . O tanque é resfriado até que o título seja
. Calcular o volume do tanque e indicar a pressão final. Qual a fração do volume total é ocupada por fase?
Passo 1
O enunciado diz que num tanque rígido e fechado temos
de vapor saturado de água à pressão inicial
. Em seguida resfriamos até que o título (qualidade) seja
, mantendo volume constante. Preciso calcular o volume do tanque
, a pressão final
e a fração do volume total ocupada por cada fase.
Passo 2
Como no estado inicial o fluido é vapor saturado, o volume do tanque é
onde
é o volume específico de vapor saturado à
. Da tabela de vapor saturado:
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Passo 3
Em todo o processo o volume específico permanece constante e vale
Passo 4
No estado final temos mistura saturada de qualidade
. A equação da mistura é
onde
são os volumes específicos de líquido saturado e vapor saturado à pressão
. Substituindo
e
:
Da tabela,
é muito pequeno (≈0,00116 m³/kg) e ajustamos
até que o
calculado bata com o valor da tabela. Fazendo “tabela x interpolação” obtém-se
Passo 5
As massas de líquido e vapor ficam
Os volumes parciais são
As frações de volume são
Resposta
Volume do tanque:
Pressão final:
Fração de volume líquida: e vapor:
Pressão final:
Fração de volume líquida: