Enunciado

39- A lavanderia de um hospital necessita de 15   k g / s de vapor d’água a 100   k P a e 150   ° C .

Este vapor pode ser produzido, num processo em regime permanente, misturando-se vapor gerado numa caldeira a 150   k P a e 250   ° C com água a 100   k P a e 15   ° C proveniente de uma tubulação.

Determine a taxa de geração de irreversibilidade neste processo de mistura.

Passo 1

Primeiramente, antes de entrar nessa questão deixa eu comentar o seguinte

Então peço sua total atenção para você não se dê mal na sua prova beleza?

Então na questão é dita que se eu preciso de 15   k g / s de vapor d’água a 100   k P a e 150   ° então eu preciso misturar vapor a 150   k P a e 250   ° C com água a 100   k P a e 15   ° C , colocando isso em um desenho eu teria então isso aqui

Então é isso, vamos coletar os dados de cada componente desse misturador sabendo que no final queremos a irreversibilidade gerada que tem fórmula de:

I ˙ = T o ( m 3 ˙ s 3 - m 1 ˙ s 1 - m 2 ˙ s 2 )

Onde 3 é o ponto de saída e 1 e 2 são as entradas. E como não foi dita a temperatura ambiente então T o = 25   ° C = 298   K

Onde nós precisaremos achar os escoamentos em cada ponto e para isso podemos calcular pelo calor pois:

m ˙ 1 h 1 + m ˙ 2 h 2 = m ˙ 3 h 3

Com m ˙ 3 = 15   k g / s

Passo 2

Começando pelo começo, a entra 1   que tem vapor a 150   k P a a 250   ° C , pelos dados da tabela B . 1.3 teremos:

s 1 = 8.0332 + 7.7085 - 8.0332 200 - 100 150 - 100 = 7.87085   k J / k g K

h 1 = 2974.3 + 2971 - 2974.3 200 - 100 150 - 100 = 2972.65   k J / k g

Lembrando que se não temos na tabela os dados da pressão de 150   k P a nós interpolamos os dados para achar quanto que seria

Passo 3

Agora vamos para o ponto 2 onde temos água a 100   k P a e 15   ° C e esses dados são melhores obtidos na tabela B . 1.1 pois a temperatura e a pressão são baixas para ter duas fases para essa água, então:

s 2 = 0.2245   k J / k g K

h 2 = 62.98   k J / k g

É isso aí, esse é o caminho, agora vamos avançar

Passo 4

Agora vamos para o ponto 3 que é o estado que a nossa querida lavanderia precisa que é vapor d’água a 100   k P a e 150   ° C

Lembrando que aqui temos m ˙ 3 = 15   k g / s

Pela tabela B . 1.3 teremos as seguintes propriedades

h 3 = 2776.4   k J / k g

s 3 = 7.6133   k J / k g K

Agora vamos para as continhas

Passo 5

Como temos que encontrar os escoamentos para aí sim encontrar a irreversibilidade então:

m ˙ 1 h 1 + m ˙ 2 h 2 = m ˙ 3 h 3

Com m ˙ 1 + m ˙ 2 = 15 por conta da continuidade, então:

m ˙ 1 2972.65 + m ˙ 2 62.98 = 15 × 2776.4

O que nos dá:

2972.65 m ˙ 1 + 62.98 m ˙ 2 = 41646

Fazendo um sistema com m ˙ 1 + m ˙ 2 = 15 nós encontramos:

2972.65 15 - m ˙ 2 + 62.98 m ˙ 2 = 41646

m ˙ 2 = 1.033   k g / s

m ˙ 1 = 13.967   k g / s

Passo 6

Agora sim, sem mais delongas, bora responder essa questão aí meu aluno/minha aluna

Fórmula da irreversibilidade já sabemos e é:

I ˙ = T o ( m 3 ˙ s 3 - m 1 ˙ s 1 - m 2 ˙ s 2 )

Então substituindo as coisas tudo:

I ˙ = ( 25 + 273 ) ( 15 × 7.6133 - 13.967 × 7.87085 - 1.033 × 0.2245 )

I ˙ = 1202.56   k W

E assim completamos nossa questão com finesse! Pronto para arrebentar na prova e mostrar ao mundo que somos muito bons! Abrações e até a próxima

Resposta

0.2245

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