Exerc Cios 2 Bimestre Sistemas Abertos

Exercícios de Termodinâmica. Sistemas Abertos
1-Um aquecedor de água operando em regime permanente possui duas entradas e uma saída.
Na entrada 1; vapor de água a pressão de 7 Bar a temperatura de 200 oC e vazão mássica de 40 kg/s
Na entrada 2; Água líquida a pressão de 7 Bar, temperatura de 40 oC, que entra ao aquecedor através de um tubo cuja seção transversal é de 25 cm2.
Saída 3; Líquido saturado (água saturada), à pressão de 7 Bar com vazão volumétrica de 0,06 m3/s.
Determine a vazão mássica na entrada 2 e na saída 3, assim como a velocidade na entrada 2.

Dicas de solução:
A vazão mássica na saída 3 pode ser avaliada a partir da vazão volumétrica e a densidade que é o inverso do volume específico para o estado de líquido saturado. Procurando na tabela o volume específico para essa condição é v = 1,108 x 10-3 m3/kg.
Conhecida a equação de continuidade e a relação entre a vazão volumétrica e a mássica com a densidade é possível encontrar a vazão em massa que sai em 3; resultado 54,15 kg/s.
A vazão mássica na entrada 2 então é determinada por diferença, ou seja, Qm2 = Qm3 – Qm1
Aproximando o volume específico para o estado de líquido saturado para o ponto 2; v2 = 1,0078 x 10-3 m3/kg.
Determinando a velocidade em 2, com ajuda da equação de continuidade empregando a área da seção transversal do tubo, velocidade = 5,7 m/s.

2-O escoamento de massa transporta energia nas formas interna, potencial e cinética. A entalpia é a soma da energia potencial e a energia de escoamento de acordo a:
Energia total:

Portanto, o uso da entalpia no lugar da energia interna já considera o efeito da energia do escoamento. Considere então um reator nuclear que gera energia térmica suficiente para aquecer água presente em uma caldeira a 300 oC e pressão de 900 MPa. Aproximadamente 3 kg de água são transformados em vapor a cada 5 minutos, que deixa a caldeira na forma de vapor saturado, passando por uma válvula de segurança de 10 mm2 de área de seção transversal.
São conhecidos