Termodinâmica para Engenharia Química

Capítulo 5 Termodinâmica em Processos com Escoamento V m³kg M kg 100 Estado Físico Vapor Saturado Estado Inicial A pressão a entalpia e o volume mássico do estado inicial podem ser obtidos no diagrama do HFC134a já que a temperatura é conhecida e o estado físico de vapor saturado foi especificado no problema Os valores destas propriedades são 07 MPa 410 kJkg e 0030 m³kg respectivamente Para o cálculo da massa inicial no tanque é necessário utilizar o volume mássico e o volume do tanque A massa é obtida a partir da expressão minicial VVC Vinicial 2 0030 667 kg Estado Final Para determinação das propriedades do estado final do sistema é necessário fazer algumas considerações No caso desta transferência o fluido escoará para dentro do tanque enquanto a pressão do reservatório for maior do que a pressão no tanque Logo no estado final a pressão do tanque será igual à pressão do reservatório 1 MPa Outra propriedade do estado final pode ser obtida a partir da quantidade de massa que se deseja inserir no tanque É sabido que no estado final haverá 100 kg de HFC134a Também é sabido que estes 100 kg ocuparão a totalidade do tanque 2 m³ Assim deduzse que o volume mássico do tanque é de Vfinal VVC mfinal 2 100 002 m³kg Assim com as informações de volume mássico e pressão é possível obter as propriedades restantes do estado final no diagrama PH Convém notar que este estado corresponde a vapor saturado Se uma quantidade um pouco maior de massa fosse requerida o estado final seria um equilíbrio líquidovapor fazendo necessária a combinação de volumes mássicos de líquido e de vapor para a determinação do estado final do tanque Entrada A corrente de entrada é totalmente determinada a partir do diagrama PH e das informações do enunciado 130C e 1 MPa Propriedades Estado Inicial Estado Final Entrada T C 25 130 P MPa 07 10 10 H kJkg 410 420 515 V m³kg 0030 0020 M kg 66667 100 Estado Físico Vapor Saturado Vapor Saturado Vapor Superaquecido Substituindo as informações no balanço Q 100 x 420 x 1000 66667 x 410 x 1000 210 07 x 100000 515 x 100 66667 x 1000 Q 3 099 965 J 3 099 kJ 54 em um refrigerador por compressão de vapor de HFC134a o compressor em dois estágios com corrente intermediária de vapor saturado a 10 MPa tem eficiência de 100 o condensador fornece líquido a 40 C e 20 MPa o evaporador fornece vapor saturado a 10 C e a potência frigorífica é 1 MJmin Calcule as propriedades termodinâmicas de todas as correntes a vazão mássica do refrigerante a taxa de trabalho e o coeficiente de desempenho da máquina ΔmVC UVC HE ΔmVC Q No diagrama PH do fluido HFC134a a energia interna não está representada Desta forma é conveniente expressála em termos de entalpia pressão e volume Dado que U H PV Assim ΔmVC HVC PVC VVC HE ΔmVC Q Porém como o volume do tanque é constante a seguinte manipulação tornase conveniente VVC mVC VVC Isto leva a ΔmVC HVC PVC VVC HE ΔmVC Q A expressão para calor é então encontrada como segue Q mVC HVCfinal mVC HVCinicial VVC PVCfinal PVCinicial HE mVCfinal mVCinicial Para calculálo é necessário estabelecer as propriedades nos três estados do problema Estado Inicial Estado Final e Entrada do Tanque As informações dadas pelo enunciado estão enumeradas na tabela a seguir Propriedades Estado Inicial Estado Final Entrada T C 25 130 P MPa 10 H kJkg Capítulo 5 Termodinâmica em Processos com Escoamento V m³kg M kg 100 Estado Físico Vapor Saturado Estado Inicial A pressão a entalpia e o volume mássico do estado inicial podem ser obtidos no diagrama do HFC134a já que a temperatura é conhecida e o estado físico de vapor saturado foi especificado no problema Os valores destas propriedades são 07 MPa 410 kJkg e 0030 m³kg respectivamente Para o cálculo da massa inicial no tanque é necessário utilizar o volume mássico e o volume do tanque A massa é obtida a partir da expressão minicial VVC Vinicial 2 0030 667 kg Estado Final Para determinação das propriedades do estado final do sistema é necessário fazer algumas considerações No caso desta transferência o fluido escoará para dentro do tanque enquanto a pressão do reservatório for maior do que a pressão no tanque Logo no estado final a pressão do tanque será igual à pressão do reservatório 1 MPa Outra propriedade do estado final pode ser obtida a partir da quantidade de massa que se deseja inserir no tanque É sabido que no estado final haverá 100 kg de HFC134a Também é sabido que estes 100 kg ocuparão a totalidade do tanque 2 m³ Assim deduzse que o volume mássico do tanque é de Vfinal VVC mfinal 2 100 002 m³kg Assim com as informações de volume mássico e pressão é possível obter as propriedades restantes do estado final no diagrama PH Convém notar que este estado corresponde a vapor saturado Se uma quantidade um pouco maior de massa fosse requerida o estado final seria um equilíbrio líquidovapor fazendo necessária a combinação de volumes mássicos de líquido e de vapor para a determinação do estado final do tanque Entrada A corrente de entrada é totalmente determinada a partir do diagrama PH e das informações do enunciado 130C e 1 MPa Propriedades Estado Inicial Estado Final Entrada T C 25 130 P MPa 07 10 10 H kJkg 410 420 515 V m³kg 0030 0020 M kg 66667 100 Estado Físico Vapor Saturado Vapor Saturado Vapor Superaquecido Substituindo as informações no balanço Q 100 x 420 x 1000 66667 x 410 x 1000 210 07 x 100000 515 x 100 66667 x 1000 Q 3 099 965 J 3 099 kJ