Enunciado

Água líquida saturada é aquecida em uma caldeira a vapor em regime permanente a uma pressão constante de 2 MPa e a uma taxa de 4 kg/s para uma temperatura de saída de 250 °C. Determine a taxa de transferência de calor na caldeira.

Passo 1

Vamos começar com os dados da questão:

A pressão da água líquida saturado: P = 2   M P a O fluxo mássico da água saturada: m ˙ á g u a = 4   k g / s

A pressão de saída para a água superaquecida P = 2   M P a

A temperatura de saída para a água superaquecida: T 2 = 250 º   C

Passo 2

Da equação do balanço de massa:

m ˙ e n t r a d a = m ˙ s a í d a

Da equação do balanõ de energia para a convervação energética:

E ˙ e n t r a d a = E ˙ s a í d a Q ˙ + m ˙ e n t r a d a h e n t r a d a = m ˙ s a í d a h s a í d a Q ˙ = m ˙ h s a í d a - h e n t r a d a   ( 1 )

Passo 3

Da tabela A-5 “Água, líquido-vapor saturados – Tabela com entrada de pressão” da página 917:

A entalpia para o líquido saturado é de h 1 = h f = 908,47   k J / k g

Da tabela A-6 “Água, vapor superaquecido” da página 919:

Entalpia: h 2 = 2903,3   k J / k g

Substituindo todos os valores na equação (1), temos:

Q ˙ = 4 × 2903,3 - 908,47 Q ˙ = 7979,32   k W Q ˙ = 7,98   M W

Portanto a taxa de transferência de calor na caldeira é Q ˙ = 7,98   M W

Resposta

Q ˙ = 7,98   M W

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