Enunciado

Vapor d’água a 100 lbf/i n 2 (689,5 kPa), 500°F (260°C), e uma velocidade de 100 ft/s (30,5 m/s), é admitido em um bocal operando em regime permanente, sendo expandido adiabaticamente até a saída, no qual a pressão é de 40 lbf/ i n 2 (275,8 kPa). Considerando que a eficiência isentrópica do bocal é 95%, determine (a) a velocidade de descarga do vapor, em ft/s, e (b) a quantidade de entropia gerada, em Btu/R por lb de vapor em escoamento.

Passo 1

Simbora família!

Da tabela A-4E conseguimos uns dados, vê só:

h 1 = 1279,1 B t u l b ; s 1 = 1,7085 B t u l b R

Para um processo isentrópico, s 1 = s 2 s , assim, voltando natabela A-4E, teremos por interpolação,

h 2 s = 1194,01   B t u / l b

Aplicando o balanço de energia, teremos:

v 2 s 2 2 = h 1 - h 2 s + v 1 2 2

Substituindo os dados,

v 2 s 2 2 = 1279,1 - 1194,01 B t u l b 778 f t ⋅ l b f × 32,2 l b ⋅ f t s 2 l b f 1   B t u + 100   f t / s 2 2

v 2 s = 2067,19   f t / s

Passo 2

Show, pra calcular a velocidade do vapor na saída, utilizaremos a expressão de eficiência isentrópica do bocal, temos:

η = v 2 2 2 v 2 s 2 2

Substituindo,

0,95 = v 2 2 2 2067,19 2 2 → v 2 = 2014,84   f t / s

Assim, vamos calcular a entalpia h 2 , utilizando a equação de energia,

h 2 = h 1 + v 1 2 2 - v 2 2 2

Substituindo,

h 2 = 1198,42   B t u / l b

Com isso, voltando na tabela A-4E, encontraremos a entropia em 2 por interpolação, temos:

s 2 = 1,71412 B t u l b R

Passo 3

Show, bora lançar o balanço de entropia agora, chegaremos em

σ m = s 2 - s 1

Substituindo,

σ m = 1,71412 - 1,7085 = 0,00562   B t u / l b R

Resposta

  1. 2067,19 ft/s;
  2. 0,00562 Btu/lbR;
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