Enunciado

Vapor a 60 psia e 350ºF é misturado continuamente com água a 40ºF e 60 psia em um dispositivo adiabático. Vapor entra no dispositivo a uma taxa de 0.05 lbm/s, enquanto a água entra a 1 lbm/s. Determine a temperatura da mistura que deixa esse dispositivo, considerando uma pressão de saída de 60 psia.

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.

Não há transferência de calor entre o dispositivo de mistura e os arredores.

Passo 2

Tomamos o dispositivo de mistura como sistema, que é um volume de controle. 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 e m a = 0

E ˙ e n t = E ˙ s a í d a

m ˙ h 1 + m ˙ h 2 = m ˙ h 3

Fazendo o balanço de massa, temos:

m ˙ 3 = m ˙ 1 + m ˙ 2 = 1.05   l b m / s

As entalpias de vapor e água são: (olhar Tabela A-6E e A-4E)

P 1 = 60   p s i a   → h 1 = 1208.3   B t u / l b m

T 1 = 350 º F

P 2 = 60   p s i a → h 2 = h f   à   40 º F = 8.032   B t u / l b m

T 2 = 40 º F

Passo 3

Agora, substituindo na equação do balanço energético resolver a entalpia de saída, temos:

h 3 = m ˙ 1 h 1 + m ˙ 2 h 2 m ˙ 3 = 65.19   B t u / l b m

No estado de saída, temos P 3 = 60   p s i a   e   h 3 = 65.19   k J / k g .

Uma investigação da Tabela A-5E revela que este é o estado líquido comprimido. Aproximando esse estado como líquido saturado à temperatura especificada, a temperatura pode ser determinada na Tabela AE como:

P 3 = 60   p s i a → T 3 = T f   à   h = 65.19   B t u / l b m = 97.2   º F

h 3 = 65.19   B t u / l b m

A resposta exata é determinada no estado líquido comprimido usando EES Software, como 97,0°F, indicando que a aproximação do líquido saturado é razoável.

Resposta

T = 97.2   º F

A resposta exata é determinada no estado líquido comprimido usando EES Software, como 97,0°F, indicando que a aproximação do líquido saturado é razoável.

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