AULA 12

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Ordem de grandeza entre Entalpia com a energia cinética e potencial
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Termodinâmica - Van Wylen, Borgnakke, Sonntag
2- Vapor d'água a 0,6 MPa e 200 °C entra num bocal isolado termicamente com uma velocidade de 50 m/s e sai, com velocidade de 600 m/s, a pressão de 0,15 MPa. Determine, no estado final, a temperatura do vapor se este estiver superaquecido ou o título se estiver saturado.
Volume de controle: Bocal isolado.
Estado de entrada: determinado
Estado de saída: Conhecido ps
Processo: Regime permanente.
Trabalho Nulo.
Modelo: Tabelas d'água.
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3 - Consideremos o processo de estrangulamento numa válvula de expansão, ou através do tubo capilar, num ciclo de refrigeração por compressão de vapor. Nesse processo, a pressão do refrigerante cai da alta pressão no condensador para a baixa pressão no evaporador e, durante este processo, uma parte do líquido vaporiza. Se considerarmos o processo como adiabático, o título do refrigerante ao entrar no evaporador pode ser calculado.
Admitindo que o fluido refrigerante seja amônia, e que este entra na válvula de expansão a 1,5 MPa e a 35 °C e que a pressão, ao deixar a válvula, é de 291 kPa, calcule o titulo da amônia na saída da válvula de expansão.
Volume de controle: Válvula de expansão ou tubo capilar.
Estado de entrada: P e T, conhecidos; estado determinado.
Estado de saída: P, conhecido.
Trabalho Nulo.
Processo: Regime permanente.
Modelo: Tabelas de amônia.
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4 - A vazão em massa de vapor d'água na seção de alimentação de uma turbina é 1,5 kg/s e o calor transferido da turbina é 8,5 kW. São conhecidos os seguintes dados para o vapor d'água que entra e sai da turbina:
Determine a potência fornecida pela turbina.
Volume de controle: Turbina
Estado de entrada: determinado
Estado de saída: determinado
Processo: Regime permanente
Modelo: Tabelas d'água
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6.4 PROCESSO EM REGIME UNIFORME
Muitos processos termodinâmicos envolvem escoamento que causa variação da energia interna do volume de controle considerado e não se enquadram na categoria de regime permanente.
 Um exemplo, é o enchimento de tanques fechados com um gás ou líquido, ou a descarga de tanques fechados, que pode ser razoavelmente representado, em primeira aproximação, por outro modelo simplificado denominado processo em regime uniforme. 
As hipóteses básicas deste modelo são as seguintes:
1. O volume de controle permanece fixo em relação ao sistema de coordenadas.
2. O estado da massa interna ao volume de controle pode variar com o tempo. Porém, em qualquer instante, o estado é uniforme em todo o volume de controle (ou sobre as várias regiões que compõem o volume de controle total).
3. O estado da massa que atravessa cada uma das áreas de fluxo na superfície de controle é constante com o tempo, embora as vazões possam variar com o tempo.
Agora vamos examinar as conseqüências dessas hipóteses e formularemos uma expressão para a primeira lei que se aplique a tal processo.
Em qualquer instante durante o processo, a equação da continuidade é:
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6.4 PROCESSO EM REGIME UNIFORME
Integrando a relação acima até um instante t, temos a variação de massa durante o processo de 1 a2:
A massa total que deixa o volume de controle durante o tempo t é
e a massa total que entra no volume de controle durante o tempo t é
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6.4 PROCESSO EM REGIME UNIFORME
Para o intervalo de tempo t, podemos escrever a equação da continuidade para o processo em regime uniforme como
A partir da equação final, abaixo, da primeira lei aplicada para volume de controle, iremos formulá-la para o processo em regime uniforme.
Como, em qualquer instante, o estado no interior do volume de controle é uniforme, a primeira lei para o processo em regime uniforme toma a seguinte forma:
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6.4 PROCESSO EM REGIME UNIFORME
Integrando cada parte da expressão acima em relação a t, temos:
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6.4 PROCESSO EM REGIME UNIFORME
Portanto, para esse intervalo de tempo t, fazendo a substituição dos termos acima na equação abaixo:
Podemos escrever a primeira lei da termodinâmica do seguinte modo:
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6.4 PROCESSO EM REGIME UNIFORME
1 - Água a pressão de 1,4 MPa e 300 °C escoa no tubo indicado na abaixo. Um tanque rígido, inicialmente evacuado, está conectado a esse tubo através de uma ramificação com válvula. Abre-se a válvula e o vapor enche o tanque até que a pressão atinja 1,4 MPa. Nesta condição, a válvula é fechada. O processo é adiabático e as variações de energias cinética e potencial são desprezíveis. Nestas condições, determine a temperatura final da água no tanque.
Volume de controle: Tanque
Estado inicial: Em vácuo, m1=0.
Estado final: p2 conhecido.
Estado na entrada: Pe, Te, (no tubo) conhecidos.
Processo: Regime uniforme.
Modelo: Tabelas d'água.
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6.4 PROCESSO EM REGIME UNIFORME
1 - Água a pressão de 1,4 MPa e 300 °C escoa no tubo indicado na abaixo. Um tanque rígido, inicialmente evacuado, está conectado a esse tubo através de uma ramificação com válvula. Abre-se a válvula e o vapor enche o tanque até que a pressão atinja 1,4 MPa. Nesta condição, a válvula é fechada. O processo é adiabático e as variações de energias cinética e potencial são desprezíveis. Nestas condições, determine a temperatura final da água no tanque.
Volume de controle: Tanque
Estado inicial: Em vácuo, m1=0.
Estado final: p2 conhecido.
Estado na entrada: Pe, Te, (no tubo) conhecidos.
Processo: Regime uniforme.
Modelo: Tabelas d'água.
Aplicando a equação da continuidade:
EXERCÍCIOS PROPOSTO: REFAZER TODOS OS EXEMPLOS DO CAPÍTULO 6 DA 6ª edição)
FIM 01/08/2016
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