Enunciado

Refrigerante 134a entra em um bocal bem isolado a 200   l b f / i n 2     ( 1.4   M P a ) , 220°F (104.4°C), com uma velocidade de 120 ft/s (36,6 m/s) e sai a 20   l b f / i n 2     ( 137.9   k P a ) a uma velocidade de 1500 ft/s (457.2 m/s). Para uma operação em regime permanente, desprezando os efeitos da energia potencial, determine a temperatura de saída em °F.

Passo 1

Faaaaaaaaala galera, bora para mais um?

Escreveremos a equação de equilíbrio da taxa de energia para o bico em estado estacionário .

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

Q ˙ C V é a transferência de calor.

W ˙ C V é a transferência de trabalho.

m ˙ é a transferência de massa.

h 1 é a entalpia especifica de entrada do bico.

h 2 é a entalpia específica na saída do bico.

V 1 é a velocidade de entrada.

V 2 é a velocidade de saída.

g z 1 - z 2 é a diferença na energia potencial por unidade da taxa de fluxo de massa.

Para um bico, a taxa de transferência de calor e o trabalho realizado podem ser ignorados. Além disso, é indicado ignorar os efeitos potenciais da energia.

Trabalhando nessa equação

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

h 2 = V 1 2 - V 2 2 2 + h 1                 ( 2 )

(Observação: Para resolvermos h, precisamos multiplicar pela taxa de fluxo de massa, ele cai do lado direito da equação, e quando você multiplica m por zero no lado esquerdo do sinal de igual da nossa equação, ele sai.)

Passo 2

Pela entalpia especifica de R 134a na entrada ( p 1 = 200 l b f i n 2   e   T 1 = 220 ° F ) usando a Tabela A-12E, “Propriedades do vapor refrigerante superaquecido 134a" do livro texto.

h = 144.15   B t u / l b

Substituindo na nossa equação (2)

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

h 2 = ( 120   f t / s   ) 2 - ( 1500   f t / s ) 2 2 × 1   B t u / l b 25037   f t 2 s 2 + 144.15   B t u / l b

h 2 = -   44.64 + 144.15

h 2 = 99.51   B t u / l b

Passo 3

Obtenhamos as seguintes propriedades de R134a 20   l b / i n 2 usando a Tabela A-11E, “Propriedades do refrigerante saturado 134a (liquido-vapor) Tabela de pressão” do livro texto.

Entalpia especifica de liquido saturado h f = 10.89   B t u / l b

Entalpia específica de vapor saturado h g = 101.39   B t u / l b

Temperatura de saturação T s a t = - 2.48 ° F

Uma vez que o valor de h 2 = 99.51   B t u / l b   está entre h f e h g , o Refrigerante 134a está na região de duas fases. Assim, a temperatura de saturação será a temperatura de saída T 2 = T s a t @ 20 l b / i n 2

= - 2.48   ° F

Portanto, a temperatura de R134a na saída é de - 2.48   ° F   .

Resposta

Portanto, a temperatura de R134a na saída é de - 2.48   ° F   .

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