Enunciado

Vapor entra em um tubo longo isolado a 1400kPa e 350 °C, a uma velocidade de 10 m/s, e sai a 1.000 kPa. O diâmetro do tubo é de 0,15 m na entrada e 0,1 m na saída. Calcule a vazão mássica de vapor e a sua velocidade à saída do tubo.

Passo 1

Vamos assumir que:

Este é um processo de fluxo constante, pois não há alterações com o tempo.

As alterações cinéticas e potenciais de energia são insignificantes.

Não há interações de trabalho e calor.

Então, o balanço de energia para este sistema de fluxo constante pode ser expresso na forma de taxa como:

E e n t - E s a í d a = Δ E s i s t = 0

E e n t = E o u t

m h 1 = m h 2

h 1 = h 2

As propriedades do vapor na entrada e na saída são:

P = 1400   k P a → h 1 = 3150.1   k J / k g

T = 350   º C v 1 = 0.20029   m 3 / k g

P 2 = 1000   k P a → v 2 = 0.28064   m 3 / k g

h 2 = h 1 = 3150.1   k J / k g

Passo 2

A taxa de fluxo de massa (vazão mássica) é:

m   =   A 1 V 1 v 1 = π D 1 2 4 V 1 v 1 = 0.8823   k g / s

E a velocidade de saída será então:

V 2 = m v 2 A 2 = 4 m v 2 π D 2 2 = 31.53   m / s

Resposta

m   = 0.8823   k g / s

V 2 = 31.53   m / s

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