Enunciado

Gases quentes de exaustão que saem de um motor a combustão interna a 400   ° C e 150   k P a a uma vazão de 0,8   k g / s devem ser usados para produzir vapor de água saturado a 200   ° C em um trocador de calor isolado. A água entra no trocador de calor à temperatura ambiente de 20   ° C , e os gases de exaustão saem do trocador de calor a 350   ° C . Determine (a) a taxa de produção de vapor de água, (b) a taxa de destruição de exergia no trocador de calor e (c) a eficiência de segunda lei do trocador de calor.

Passo 1

Vamos lá, estudantes! Os gases de escape quentes que saem de um motor de combustão interna devem ser utilizados para obter vapor saturado num permutador de calor adiabático. A taxa de obtenção do vapor, a taxa de destruição por esforço e a eficiência da segunda lei devem ser determinadas. (a) Denominamos os estados de entrada e saída de gases de escape por (1) e (2) e o da água por (3) e (4). As propriedades da água são (Tabela A-4)

Um balanço energético no permutador de calor dá,

Passo 2

(b) As mudanças específicas de esforço de cada fluxo à medida que flui no permutador de calor são,

A exergia de destruição é determinada a partir de um equilíbrio exógeno no permutador de calor a ser

Passo 3

(c) A eficiência da segunda lei para um permutador de calor pode ser definida como o aumento do fluido frio dividido pela diminuição do fluido quente. Ou seja,

Resposta

a ) m = 0.0157   k g / s

b )   X d e s t = 8.98   k W

c )   η I I = 0.614

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