Amônia entra em um tubo horizontal de de diâmetro a , com um título de e de velocidade, e sai a como vapor saturado. Ocorre transferência de calor para o tubo a partir da vizinhança a a uma temperatura média da superfície externa de . Para operação em regime permanente, determine:
a) a velocidade na saída, em .
b) a taxa de transferência de calor para o tubo, em .
c) a taxa de geração de entropia, em , para um volume de controle que inclui apenas o tubo e seu conteúdo.
d) a taxa de geração de entropia, em , para um volume de controle estendido que inclui o tubo e uma parcela suficiente da vizinhança próxima, de maneira que a transferência de calor do volume de controle ocorra a .
Passo 1
E aí, galerinha!
Fiquem de olho porque vamos começar a resolução de mais uma questão!
Começamos o nosso problema obtendo algumas propriedades da amônia saturada pelas tabelas do Apêndice A:
- :
- :
Bora para os cálculos!
Passo 2
Determinando as propriedades da amônia na entrada:
Calculando o volume específico:
Calculando a entalpia específica:
Calculando a entropia específica:
Determinando as propriedades da amônia na saída:
Assim, na condição de vapor saturado:
Passo 3
Letra a)
Calculando a velocidade na saída.
Pelo balanço de massa:
Como:
Então:
Assim:
Substituindo os valores:
Passo 4
Letra b)
Calculando a taxa de transferência de calor para o tubo.
Calculando o fluxo mássico:
Substituindo os dados:
Aplicando um balanço de taxa de energia no volume de controle, desprezando a variação da energia potencial e a existência de trabalho:
Substituindo os valores:
Passo 5
Letra c)
Calculando a taxa de geração de entropia para um volume de controle que inclui apenas o tubo e seu conteúdo.
Aplicando a equação de taxa de equilíbrio de entropia:
Substituindo os dados:
Passo 6
Letra d)
Calculando a taxa de geração de entropia para um volume de controle estendido que inclui o tubo e uma parcela suficiente da vizinhança próxima, de maneira que a transferência de calor do volume de controle ocorra a .
Novamente aplicando a equação de taxa de equilíbrio de entropia:
Substituindo os dados:
Ufa, terminamos!
Te espero na próxima questão!