Enunciado

A Fig. P 6.32 mostra o esquema de um bocal isolado que é alimentado com vapor de amônia ( T = 20 ° C e p = 800   k P a ) . A velocidade do escoamento na seção de entrada do bocal é baixa. A pressão e a velocidade na seção de saída, são respectivamente iguais a 300   k P a e 450   m / s . Sabendo que a vazão em massa no bocal é 0,01   k g / s , calcule a temperatura e o título, se aplicável, da amônia na seção de saída do bocal.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Temos uma seção de entrada e uma de saída. Para os elementos da seção de entrada, representaremos pelo índice 1 . Os elementos da seção de saída, pelo índice 2 . Vamos então organizar os dados do enunciado!

Temos, para a entrada:

p 1 = 800   k P a

T 1 = 20   ° C = 293   K

Para a seção de saída:

p 2 = 300   k P a

V 2 = 450   m / s

A partir da tabela das propriedades termodinâmicas da amônia, temos que, para a entrada, sua entalpia específica vale:

h 1 = 1464,9   k J / k g

Passo 2

A partir da equação de balanço de energia, temos que:

h 1 + 1 2 V 1 2 = h 2 + 1 2 V 2 2

Como a velocidade na entrada é desprezível, consideraremos V 1 = 0 , logo:

h 2 = h 1 - V 2 2 2

Calculando, temos que:

h 2 = 1469,9   k J / k g - 450 2 2 ( 1000 )

h 2 = 1363,6   k J / k g

Passo 3

Analisando novamente as tabelas de propriedades da amônia, temos que para a condição de:

p = 300   k P a

h = 1363,6   k J / k g

Temos uma mistura, já que a entalpia específica de líquido saturado é de h l = 138   k J / k g e a de vapor saturado é de h v = 1393,8   k J / k g . Valores calculados a partir de interpolação.

Portanto:

x 2 = h 2 - h l h v

x 2 = 1363,6 - 138 1293,8

x 2 = 0,947

Isso significa que a amônia está saturada a 300   k P a de pressão. Logo, devemos encontrar sua temperatura na tabela de saturação. Como não temos o valor de temperatura de 300   k P a , interpolaremos a temperatura de saturação - 10   ° C de 290,9   k P a e a temperatura de saturação - 8   ° C de 315,1   k P a .

T 2 = - 10 + - 8 - - 10 315,1 - 290,9 × 300 - 290,9

T 2 = - 9,25   ° C

Resposta

x 2 = 0,947

T 2 = - 9,25   ° C

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