Enunciado

Gás metano ( C H 4 ) a 80°C e com uma velocidade de 10 m/s entra em um bocal horizontal e bem isolado operando em regime permanente. Admitindo que o metano se comporte como gás ideal, esboce graficamente a temperatura, em °C, na saída do bocal v e r s u s a velocidade de saída para um intervalo de 500 a 600 m/s.

Passo 1

Fallaaaaaaaaaaaaaaaaaaa meus consagradx´s, bora que bora?

Dados fornecidos :

Fluido de trabalho : metano ( C H 4 )

Temperatura inicial : T 1 = 80 ° C

Velocidade inicial: v 1 = 10   m / s

A velocidade de saída varia de v 1 = 500   a   600   m / s

Passo 2

Iremos utilizar a equação de energia

0 = Q ˙ C V - W ˙ C V + m ˙ h 1 - h 2 + V 1 2 - V 2 2 2 + g z 1 - z 2

z 1 = z 2 desde horizontal

Q ˙ C V = 0 desde que isolado

W ˙ C V = 0

Portanto, a equação se torna

m ˙ h 1 - h 2 + V 1 2 - V 2 2 2 = 0

h 1 - h 2 + V 1 2 - V 2 2 2 = 0

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

Passo 3

Da Tabela superaquecidas de metano

T 1 = 80 ° C temos que é igual á 353.15   K

Pelo método de interpolação tomando a entalpia

h 1 = 742.57 + 353.15 - 350 375 - 350 ( 802.8 - 742.57 )

h 1 = 750.159   k J / k g

Passo 4

Na velocidade de saída   v 2 = 500   m / s

Temos que,

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

h 2 = 750.159 + 10 2 - 500 2 2 1 1000

h 2 = 625.209   k J / k g

Passo 5

Das tabelas de metano superaquecido para o h 2 valor correspondente, h 2 = 625.209   k J / k g  

Medição de temperatura pelo método de interpolação

T 2 = 275 + 625.209 - 572.36 627.58 - 572.36 ( 300 - 275 )

T 2 = 298.93   K

T 2 = 25.78   ° C

Passo 6

Na velocidade de saída v 2 = 520   m / s

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

h 2 = 750.159 + 10 2 - 520 2 2 1 1000

h 2 = 615.009   k J / k g

Passo 7

Das tabelas de metano superaquecidas para o h 2 o valor correspondente,

Medição de temperatura pelo método de interpolação

T 2 = 275 + 615.009 - 572.36 627.58 - 572.36 ( 300 - 275 )

T 2 = 294.3087   K

T 2 = 21.1587   ° C

Passo 8

Na velocidade de saída v 2 = 540   m / s

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

h 2 = 750.159 + 10 2 - 540 2 2 1 1000

h 2 = 604.409   k J / k g

Passo 9

Das tabelas de metano superaquecidas para o h 2 o valor correspondente,

Medição de temperatura pelo método de interpolação

T 2 = 275 + 604.409   - 572.36 627.58 - 572.36 ( 300 - 275 )

T 2 = 289.5097   K

T 2 = 16.3597   ° C

Passo 10

Na velocidade de saída v 2 = 560   m / s

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

h 2 = 750.159 + 10 2 - 560 2 2 1 1000

h 2 = 593.409   k J / k g

Passo 11

Das tabelas de metano superaquecidas para o h 2 o valor correspondente,

Medição de temperatura pelo método de interpolação

T 2 = 275 + 593.409   - 572.36 627.58 - 572.36 ( 300 - 275 )

T 2 = 284.53   K

T 2 = 11.38   ° C

Passo 12

Na velocidade de saída v 2 = 580   m / s

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

h 2 = 750.159 + 10 2 - 580 2 2 1 1000

h 2 = 582.009   k J / k g

Passo 13

Das tabelas de metano superaquecidas para o h 2 o valor correspondente,

Medição de temperatura pelo método de interpolação

T 2 = 275 + 582.009   - 572.36 627.58 - 572.36 ( 300 - 275 )

T 2 = 2 79.368   K

T 2 = 6.218   ° C

Passo 14

Na velocidade de saída v 2 = 60 0   m / s

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

h 2 = 750.159 + 10 2 - 60 0 2 2 1 1000

h 2 = 570.2 09   k J / k g

Passo 15

Das tabelas de metano superaquecidas para o h 2 o valor correspondente,

Medição de temperatura pelo método de interpolação

T 2 = 275 + 570.2 09   - 572.36 627.58 - 572.36 ( 300 - 275 )

T 2 = 2 74.006   K

T 2 = 0.856   ° C

Passo 16

Vários valores de v 2 e de T 2

Passo 17

Gráfico de plotagem entre T 2 e v 2 :

Resposta

Seguir a explicação no passo a passo.

Ver Outros Exercícios desse livro