Trabalho Termo 2

Curso Engenharia de Energia Disciplina Termodinâmica II Professora Flávia Silva Cunha Data 26052024 Instruções Cada estudante terá seu caso desenvolvido por um docente totalizando doze estudos de caso A solução do seu caso será entregue em arquivo único salvo pdf o qual será realizado em sala de aula 26032024 determine horário da análise do seu estudo de caso e o monte aqui horário oficial de Brasília do dia 20042024 através do seu arquivo do Google Drive ou compatibilidade com todos os drives e emails institucionais Links do drive httpsdrivegooglecomdrivefolders1GFVIAcJIERHEPrZyxASi56XJLOKCnCX52puspdrivelink Avaliação 1 Estudo de caso 3 Um trocador de calor recebe uma vazão de água a 5 Mpa e 40 C que é aquecida a partir de uma fonte de ar quente estando a pressão do ar a partir de um reservatório a 250 C De forma que a água de saída tem propriedades 5 Mpa e 200 C Calcule os respectivos trabalhos reversíveis e irreversíveis para as vazões variando de 1 a 20 kgs Elabore um gráfico mostrando como a irreversibilidade varia com a vazão maisissica e analise os resultados A primeira lei da termodinâmica nos fiz que existe a conservação da energia em um sistema sendo que a energia presente é convertida em outras formas de energia sejam elas calor ou trabalho O conceito de trabalho reversível e irreversibilidade desempenha um papel central na análise dos processos energéticos Os processos reversíveis são aqueles em que as transformações podem ser revertidas sem que haja vestígios nos sistemas e na vizinhança o trabalho reversível é um ideal teórico que descreve um processo no qual todas as mudanças ocorrem de forma infinitesimalmente pequena e reversível resultando em uma máxima eficiência na conversão de energia Por outro lado a irreversibilidade representa as perdas de energia que ocorrem em processos reais devido a fatores como atrito dissipação de calor e resistências internas nos sistemas Essas perdas de energia diminuem a eficiência dos processos e são inevitáveis em sistemas reais Pela equação do trabalho reversível w rev1T o T jq j heT ose hsTo ss Como só temos 1 entrada de calor w rev1T o T qheT o sehsT oss w rev1T o T qhehsT ossse TROCADOR DE CALOR 1 m 20kg s P5 MPa T40 Q3000 kW T250 1 m 20kg s P5 MPa T200 Determinando as entalpias e entropias da entrada e saída pela tabela termodinâmica he17195kJ kg se05705 kJkgK hs85385kJ kg ss23254kJ kgK Reorganizando a equação com a vazão mássica w revW rev m 1T o T qhehsT o ssse W rev m1T o T qhehsT ossse W rev1T o T Q mhehsT o ssse Substituindo os valores W rev129815 523153000 m17195853 85 298152325405705 W rev129126 m15868 Fazendo a vazão mássica varia de 1 a 20 kgs mkgs W revkJ mkgs W revkJ 1 113261 11 45419 2 97393 12 61287 3 81525 13 77155 4 65657 14 93023 5 49789 15 108891 6 33921 16 124759 7 18053 17 140627 8 2185 18 156495 9 13683 19 172363 10 29551 20 188231 Como trabalho real é nulo o valor da irreversibilidade será igual ao trabalho reversível portanto IW rev mkgs I kJ mkgs I kJ 1 113261 11 45419 2 97393 12 61287 3 81525 13 77155 4 65657 14 93023 5 49789 15 108891 6 33921 16 124759 7 18053 17 140627 8 2185 18 156495 9 13683 19 172363 10 29551 20 188231 Graficamente 0 5 10 15 20 25 2500 2000 1500 1000 500 0 500 1000 1500 Vazão mássica kgs Irreversibilidade kJ À medida que a vazão mássica é aumentada a irreversibilidade do processo diminui pois dessa forma como se trata de um processo de transferência de calor o gradiente de temperatura será cada vez menor a distribuição da temperatura pelo fluido será maior e um ocorreria um menor de tempo de contato entre o fluido e a fonte de aquecimento dessa forma perdas de calor de formas indesejadas são diminuídas tudo isso interfere para que a irreversibilidade do processo seja menor