Exercício de Termodinâmica I 261

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= 293,2ÿÿ
.
ÿ
WC =
Tanto adiabático (q = 0) quanto 
reversível (sgen = 0).
Sonntag, Borgnakke e van Wylen
WT = +17,2 kW = m1(h1 - h2);
2
ÿ ÿ
Compressor de ar
Um certo processo industrial requer um fornecimento constante de vapor saturado a 200 kPa, 
a uma taxa de 0,5 kg/s. Também é necessário um fornecimento constante de ar comprimido 
a 500 kPa, a uma taxa de 0,1 kg/s. Ambos devem ser fornecidos pelo processo mostrado na 
Fig. P9.41. O vapor é expandido em uma turbina para fornecer a energia necessária para 
acionar o compressor de ar, e o vapor de exaustão sai da turbina no estado desejado. O ar que 
entra no compressor está nas condições ambientes, 100 kPa, 20°C. Forneça a pressão e a 
temperatura de entrada de vapor necessárias, assumindo que tanto a turbina quanto o 
compressor são reversíveis e adiabáticos.
Tabela B.1.2: P2 = 200 kPa, x2 = 1 => h2 = 2706,6 kJ/kg, s2 = 7,1271
.
3
.
CV Cada dispositivo. Fluxo constante.
Compressor: s4 = s3 => T4 = T3(P4/P3)
m3(h3 - h4) = 0,1 × 1,004(293,2 - 464,6) = -17,2 kW
P1 = 242kPa
500ÿ
4
Turbina: Energia:
T1 = 138,3°C
9.41
Turbina a vapor
100
Entropia: s2 = s1
= 464,6 K
Solução:
h1 = 2.706,6 + 17,2/0,5 = 2.741,0 kJ/kg
1
.
k
k-1
0,286
s1 = s2 = 7,1271 kJ/kg K Em h1, s1 ÿ
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4
s2 = s1 = 6,7993 kJ/kg K
h2 = 251,4 + 0,8433× 2358,33 = 2240,1
2
c) A transferência de calor na caldeira é proveniente da energia
Eq.6.13 qcaldeira = h1 - h4 = 3809,1 – 187,6 = 3621,5 kJ/kg
Sonntag, Borgnakke e van Wylen
wT = h1 - h2 = 1569 kJ/kg
T1 = 700°C
1548,9
Considere uma usina de turbina a vapor operando perto da pressão crítica, conforme mostrado 
na Figura P9.42. Como primeira aproximação, pode-se assumir que os processos da turbina e 
da bomba são reversíveis e adiabáticos. Desprezando quaisquer mudanças nas energias 
cinética e potencial, calcule o trabalho 
específico da turbina e o estado de saída da turbina. O trabalho da 
bomba e a entalpia no estado de saída da bomba. A eficiência 
térmica do ciclo.
T3 = 40°C
a) Estado 1: (P, T) Tabela B.1.3 h1 = 3809,1 kJ/kg, s1 = 6,7993 kJ/kg K
Estado 3: (P, T) Líquido comprimido, tome sat. líquido. Tabela B.1.1
Entropia Eq.9.8:
b.
A relação de propriedade na Eq.9.13 dá trabalho da Eq.9.18 como
Solução:
Tabela B.1.2 s2 = 0,8319 + x2 × 7,0766 => x2 = 0,8433
h4 = h3 - wP = 167,5 + 20,1 = 187,6 kJ/kg
.
P1 = P4 = 20MPa
Energia Eq.6.13:
wnet = 1569 – 20,1 = 1548,9 kJ/kg
9.42
P2 = P3 = 20kPa
ÿTH = wnet/qcaldeira = = 0,428 3621,5
3
b)
1
a.
Turbina CV.
h3 = 167,5 kJ/kg, v3 = 0,001008 m3 /kg
c.
- v3( P4 - P3) = -0,001008(20000 – 20) = -20,1 kJ/kg wP =
Peso
QH
QL
WP, em
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