Enunciado

Amônia é admitida em uma válvula como um lpiquido saturado a 9 bar, e passa por um processo de estrangulamento até uma pressão de 2 bar. Determine a taxa de geração de entropia por unidade de massa da amônia em esocamento, em kJ/kgK. Se a válvula for substituída por uma turbina de recuperação operando em regime permanente, determine a potência teórica máxima que poderia ser desenvolvida, por unidade de massa da amônia em escoamento, em kJ/kg, e comente. Para cada caso, despreze a transferência de calor com a vizinhança e as variações de energia cinética e potencial.

Passo 1

Simbora lá, galera!

Em um processo de estrangulamento, teremos h 1 = h 2 . Bora fazer o balanço de entropia utilizando as considerações do enunciado, assim:

σ m = ( s 2 - s 1 )

Nas tabelas de amônia saturada encontraremos:

h 1 = h f = 281,53 k J k g ; s 1 = s f = 1,0649 k J k g K

e,

h f = 93,8 k J k g ; h g = 1419,31 k J k g

Tendo que, h 1 = h 2 , teremos:

h 2 = h f + x h g - h f

281,53 = 93,8 + x 1419,31 - 93,8 → x = 0,1416

Passo 2

Bele, voltando na tabela, encontraremos em 2:

s f = 0,3843 k J k g K ; s g = 5,5969 k J k g K

Assim,

s 2 = s f + x s g - s f = 0,3843 + 0,1416 5,5969 - 0,3843 = 1,1224 k J k g K

Assim, substituindo no nosso balanço de entropia,

σ m = 1,1224 - 1,0649 = 0,0575 k J k g K

Passo 3

Se trocassemos a válvula por uma turbina, teríamos uma turbina expandindo isentropicamente, assim:

s 1 = s 2 s

s 2 s = s f + x 2 s s g - s f

1,0649 = 0,3843 + x 2 s 5,5969 - 0,3843 → x 2 s = 0,1305

Assim, a entalpia em 2s

h 2 s = h f + x 2 s h g - h f = 93,8 + 0,1305 1419,31 - 93,8 = 266,779 k J k g

A potência é dada por:

W = m ( h 1 - h 2 s )

W m = 281,53 - 266,779 = 14,751 k J k g

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

Ver Outros Exercícios desse livro