Enunciado

82- Um dispositivo adiabático, que opera de modo reversível e em regime permanente, bombeia/comprime R - 134 a saturada a - 10   ° C até a pressão de 1   M P a . A vazão em massa no dispositivo é 0.5   k g / s .

Determine a temperatura na seção de saída e a potência necessária para operar o dispositivo se o título na seção de alimentação for igual a 100   % . Repita o problema considerando que o título na seção de alimentação é 0 %

Passo 1

Como temos duas questões dentro de uma então vamos dividir bem no meio essa questão

Então vamos começar essa questão com a titulação de 100   % já é? Então o estado inicial do R 134 a nesse dispositivo é de:

T 1 = - 10   ° C ; m ˙ = 0.5   k g / s

Pela tabela B . 5.1 coletamos as seguintes propriedades:

p s a t = 201.7   k P a

ν l = 0.000755   m 3 / k g

ν l v = 0.098454   m 3 / k g

ν v = 0.099209   m 3 / k g

h l = 186.721   k J / k g

h l v = 205.564   k J / k g

h v = 392.285   k J / k g

s l = 0.9507   k J / k g K

s l v = 0.7812   k J / k g K

s v = 1.7319   k J / k g K

Peguei tudo que tem lá mesmo hahaha pois vamos utilizar praticamente tudo dessa linha.

Passo 2

Quando a titulação é x = 1 então temos o líquido completamente como vapor então devemos pegar os valores de vapor que são ν v , s v , h v pois esses são as propriedades iniciais para o estado inicial do líquido

ν v = 0.099209   m 3 / k g

h v = 392.285   k J / k g

s v = 1.7319   k J / k g K

Show de bola?

Então vamos para o estado final, que é realizado de forma reversível (sem geração de entropia) e de forma adiabática, o que nos dá algo como:

S g e r a d a = m s 2 - s 1 - Q T

Como S g e r a d a = 0 e Q = 0 então s 2 = s 1 , logo:

s 2 = s 1 = 1.7319   k J / k g K

E para termos essa entropia na pressão de 1   M P a (que é a pressão do estado final) pela tabela B . 5.2 nós precisamos ter uma temperatura de:

T 2 = 40 + 50 - 40 1.74936 - 1.71479 × 1.7319 - 1.71479 = 44.95   ° C

Outra medida que precisamos é a entalpia que será:

h 2 = 420.249 + 431.243 2 = 425.746   k J / k g

Já que a temperatura tá praticamente no meio, podemos estipular a entalpia como sendo a média dos dois valores mais próximos

E o trabalho vai ser somente a diferença de energia calorífica, o que nos dá:

W ˙ = m ˙ h 2 - h 1 = 0.5 425.746 - 392.285 = 16.73   k W

Passo 3

Agora x = 0 temos que pegar os valores de quando temos o líquido, ou seja ν l ; h l   e   s l

ν l = 0.000755   m 3 / k g

h l = 186.721   k J / k g

s l = 0.9507   k J / k g K

Isso faz com que entendamos a fórmula h v = h l + x h l v onde lv é a parcela líquido e vapor.

Então os valores acima são as propriedades inicias do refrigerante.

Aí a mesma história do passo anterior, a entropia do estado final será a mesma que no estado anterior sabendo que no estado final a pressão é de 1   M P a . E no estado inicial a pressão é a pressão de saturação de 201   . 7   k P a

Como a entropia é muito baixa para a tabela B . 4.2 (sabendo que o processo ainda é reversível e s 2 = s 1 ) então podemos dizer que ainda temos um líquido saturado, então precisamos arrumar outros jeitos de calcular o que se pede na questão

Podemos aproximar o líquido como incompressível, então:

W = m ˙ ν P 2 - P 1 = 0.5 ×   0.000755 1000 - 201.7 = 0.301   k W

A incompressibilidade diz que o volume específico constante

E isso nos dá uma entalpia no estado final de:

W ˙ = m ˙ h 2 - h 1

0.301 = 0.5 h 2 - 186.721 → h 2 = 187.324   k J / k g

E pela tabela B . 5.1 teremos uma temperatura de:

T = - 10 + - 5 + 10 193.324 - 186.721 187.324 - 186.721 = - 9.54   ° C

E assim vamos ao fim de mais uma questão, vamos para as próximas que a busca pelo conhecimento nunca acaba

Resposta

Para x = 1 :

T 2 = 44.95   ° C

W ˙ = 16.73   k W

Para x = 0 :

W ˙ = 0.301   k W

T 2 = - 9.54   ° C

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Repita o Problema 9.112, considerando que a turbina e a bomba têm, cada uma, rendimento isoentrópico de 85 % .
Um trocador de calor de correntes contrárias (contra corrente) tem uma linha com 2k g / s de ar entrando a 125k P a e 1000K e saindo a 100k P a e 400K . A outra linha tem 0,5k g / s de água entrando a
Um compressor centrífugo aspira ar ambiente a 100k P a e 15 ° C e descarrega ar a 450k P a . O compressor tem um rendimento isoentrópico de 80 % . Qual é a sua melhor estimativa para a temperatura de
Um trocador de calor de correntes paralelas (mesmo sentido) tem uma linha com 0,25k g / s de oxigênio a 17° C e 200k P a e a outra linha tem 0,6k g / s de nitrogênio a 150k P a e 500K . O trocador de
O condensador em um refrigerador recebe R-134a a 700 kPa e 50°C e descarrega-se como líquido saturado a 25°C, a vazão é de 0,1 kg/s e ar escoa através do condensador, entrando a 15° C e saindo a 35° C