Exercício 3 - 2023-2

Exercícios Exercício 3: O gás natural, aqui sendo o metano puro, é liquefeito em um processo Claude. A compressão vai até 60 bar e o pré-resfriamento até 300 K. O expansor e a válvula de estrangulamento descarregam em uma pressão de 1 bar. O metano reciclado nesta pressão deixa o sistema de troca térmica (ponto 15, Figura 9.7) a 295 K. Considere que não ocorra entrada de calor no sistema que vem do ambiente, uma eficência no expansor de 75% e que na exaustão do expansor haja vapor saturado. Qual fração 𝑥 do metano é liquefeita e qual é a temperatura da corrente a alta pressão que entra na válvula de estrangulamento para uma retirada do sistema de troca térmica por o expansor de 25% do metano nele alimentado (𝑥 = 0,25)? Dados: H14 = 855,3 kJ·kg⁻¹ (a 300 K e 60 bar) H15 = 903,03 kJ·kg⁻¹ (a 295 K e 1 bar) T15 sat= 111,5 K Hf0 = -0,6 kJ·kg⁻¹ (líquido saturado) Hfg2 = 510,6 kJ·kg⁻¹ (vapor saturado) Sfg2 = 4,579 kJ·kg⁻¹·K⁻¹ (vapor saturado) P = 1 bar