CAPÍTULO 6 – TERMODINÂMICA CONTEÚDOS No Texto conceito questiona a-k Concept-Estudo problemas Guia de 1 a 10 Equação de continuidade e de fluxo de taxas de 11-19 Fluxo único, processos de dispositivo único Bocais, difusores 20-30 Fluxo acelerador 31-39 Turbinas, expansores de 40-47 Compressores, ventiladores 48-57 Aquecedores, resfriadores de 58-67 Bombas, tubulação e canalizar os fluxos 68-75 Fluxo múltiplo, processos de dispositivo único Turbinas, compressores, expansores de 76-82 Trocadores de calor 83-92 Processos de mistura 93-101 Vários dispositivos, ciclo processo 102-110 Processos transitórios 111-127 Revisão Problemas 128-141 Transferência de Calor Problemas 142-145
NO TEXTO CONCEITO QUESTIONA A-K 6.a A 6.a A taxa de fluxo de massa em um volume de controle requer um componente normal da velocidade. Por Quê? O componente de velocidade tangencial não traz qualquer substância através da superfície do controle de volume à medida que flui paralela a ela, a componente normal da velocidade traz substância dentro ou fora do controle de volume de acordo com seu signo. A componente normal deve ser para o controle de volume para trazer de massa no, assim como quando você entra em um ônibus (que não ajuda que você corre paralelo com o lado do ônibus).
6.b 6.b Pode um dispositivo de estado estacionário tem trabalho fronteira?No. Qualquer alteração no tamanho do volume de controlo exigiria qualquer uma alteração na massa dentro ou mudança de estado no interior, nenhum dos quais é possível num processo de estado estacionário.
6.c Você pode dizer algo sobre mudanças no m. e V. através de um dispositivo de fluxo constante? A equação de continuidade expressa a conservação de massa, de modo que o montante total de m. entrada deve ser igual à quantidade total de sair. Para um único dispositivo de fluxo do caudal de massa é constante através dele, para que têm a mesma taxa de fluxo de massa através de qualquer forma de secção transversal total do dispositivo a partir da entrada para a saída. A taxa de volume de fluxo está relacionada com a taxa de fluxo de massa quanto V. = v m. por isso pode variar se as mudanças de estado (então v Alterações) para uma taxa de fluxo de massa constante. Isto também significa que a velocidade pode alterar (influenciada pela área como V. = VA) e o fluxo pode experimentar uma aceleração (como num bocal) ou uma desaceleração (como em um difusor).
6.d 6.d Em um sistema de fluxo de vários dispositivos, eu quero determinar uma propriedade do Estado. Onde eu deveria estar procurando por informações em montante ou o u a jusante? Geralmente fluxo é afetado mais pelo que aconteceu com ele, que está a montante do que o que está na frente dele. Somente as informações de pressão pode viajar rio acima e dão origem a acelerações (bocal) ou desacelerações (fluxo tipo estagnação). A transferência de calor que pode aquecer ou resfriar um fluxo não pode viajar muito rápido e é facilmente dominado pela convecção. Se a velocidade de escoamento exceder a velocidade do som, mesmo a informação sobre a pressão não pode viajar a montante. 6.e Como 6.e Como é que um bico ou sprayhead gerar energia cinética? Ao acelerar o fluido a partir de uma alta pressão para a pressão mais baixa, que é do lado de fora do bocal. Quanto maior for a pressão empurra mais difícil do que a pressão mais baixa para que haja uma força resultante sobre qualquer elemento de massa para acelerar este processo. 6.f O O que é a diferença entre um processo de um acelerador de fluxo do bocal e? Em ambos os processos de fluxo move-se a partir de um mais elevado para uma pressão mais baixa. No bico da queda de pressão gera energia cinética, que este facto não ter lugar no processo de acelerador. A queda de pressão no regulador de pressão é devido a uma limitação do fluxo e representa uma perda. 6.g Se 6.g Se você estrangular um líquido saturado que acontece com o estado fluido? E se isto é feito para um gás ideal? O processo de aceleração é aproximada como um processo de entalpia constante. Alterando o estado de líquido saturado, a uma pressão mais baixa com a mesma h dá um estado de duas fases de modo que parte do líquido se vaporize e torna-se mais frio.
Se o mesmo processo acontece em um gás ideal, em seguida, dá mesmo h à mesma temperatura (ha função única de T) a uma pressão inferior. 6.h Uma 6.h Uma turbina na parte inferior de uma barragem tem um fluxo de água em estado líquido através dele. Como isso se produzir energia? Quais os termos na equação de energia são im portantes se o CV é apenas a turbina? Se o CV é a turbina mais o fluxo a montante até ao topo do lago, que termos na equação de energia são, então, importante? A água na parte inferior da barragem na entrada da turbina é a uma pressão elevada. Ele é executado através de um bocal geração de energia cinética como a pressão cai. Esta alta impactos do fluxo de energia cinética de um conjunto de lâminas ou baldes de rotação, o que converte a energia cinética em energia no eixo e o fluxo deixa a baixa pressão e baixa velocidade.
A alta na P eo baixo P out aparece na (h = u + Pv) termos de fluxo da equação da energia que dá a diferença no fluxo termos de trabalho Pv dentro e para fora. CV Turbine mais fluxo de upstream. Para este CV as pressões dentro e fora são os mesmos (1 atm) então a diferença é em termos de energia potencial (GZ) incluído no htot.
6.d 6.d Em um sistema de fluxo de vários dispositivos, eu quero determinar uma propriedade do Estado. Onde eu deveria estar procurando por informações em montante ou o u a jusante? Geralmente fluxo é afetado mais pelo que aconteceu com ele, que está a montante do que o que está na frente dele. Somente as informações de pressão pode viajar rio acima e dão origem a acelerações (bocal) ou desacelerações (fluxo tipo estagnação). A transferência de calor que pode aquecer ou resfriar um fluxo não pode viajar muito rápido e é facilmente dominado pela convecção. Se a velocidade de escoamento exceder a velocidade do som, mesmo a informação sobre a pressão não pode viajar a montante. 6.e Como 6.e Como é que um bico ou sprayhead gerar energia cinética? Ao acelerar o fluido a partir de uma alta pressão para a pressão mais baixa, que é do lado de fora do bocal. Quanto maior for a pressão empurra mais difícil do que a pressão mais baixa para que haja uma força resultante sobre qualquer elemento de massa para acelerar este processo. 6.f O O que é a diferença entre um processo de um acelerador de fluxo do bocal e? Em ambos os processos de fluxo move-se a partir de um mais elevado para uma pressão mais baixa. No bico da queda de pressão gera energia cinética, que este facto não ter lugar no processo de acelerador. A queda de pressão no regulador de pressão é devido a uma limitação do fluxo e representa uma perda. 6.g Se 6.g Se você estrangular um líquido saturado que acontece com o estado fluido? E se isto é feito para um gás ideal? O processo de aceleração é aproximada como um processo de entalpia constante. Alterando o estado de líquido saturado, a uma pressão mais baixa com a mesma h dá um estado de duas fases de modo que parte do líquido se vaporize e torna-se mais frio.
Se o mesmo processo acontece em um gás ideal, em seguida, dá mesmo h à mesma temperatura (ha função única de T) a uma pressão inferior. 6.h Uma 6.h Uma turbina na parte inferior de uma barragem tem um fluxo de água em estado líquido através dele. Como isso se produzir energia? Quais os termos na equação de energia são im portantes se o CV é apenas a turbina? Se o CV é a turbina mais o fluxo a montante até ao topo do lago, que termos na equação de energia são, então, importante? A água na parte inferior da barragem na entrada da turbina é a uma pressão elevada. Ele é executado através de um bocal geração de energia cinética como a pressão cai. Esta alta impactos do fluxo de energia cinética de um conjunto de lâminas ou baldes de rotação, o que converte a energia cinética em energia no eixo e o fluxo deixa a baixa pressão e baixa velocidade.
A alta na P eo baixo P out aparece na (h = u + Pv) termos de fluxo da equação da energia que dá a diferença no fluxo termos de trabalho Pv dentro e para fora. CV Turbine mais fluxo de upstream. Para este CV as pressões dentro e fora são os mesmos (1 atm) então a diferença é em termos de energia potencial (GZ) incluído no htot.
6.i 6.i Se você comprimir o ar a temperatura sobe, por quê? Quando o ar quente, alto P flui em tubos longos que eventualmente resfria a temperatura ambiente T. Como é que mudar o fluxo? À medida que o ar é comprimido, o volume diminui assim que o trabalho é feito em um elemento de massa, a sua energia e, consequentemente, a temperatura sobe. Se ele flui em quase P constante e esfria seus aumentos de densidade (v diminui) para que ele desacelera para mesma taxa de fluxo de massa (m. = ΡAV) e área de fluir.
6.j Uma câmara de mistura tem todos os fluxos ao mesmo P, negligenciando as perdas. Um trocador de calor tem fluxos separados troca de energia, mas eles não se misturam. Por que ambos os tipos? Você pode permitir que a mistura quando você pode usar a mistura de saída resultante, dizem que é a mesma substância. Você também pode permitir que ele se você quer definitivamente a mistura de saída, como a água de uma torneira onde você misturar água quente e fria. Mesmo que seja substâncias diferentes pode ser desejável, digamos que você adicionar água ao ar seco para torná-lo mais úmido, típico de um tempo de inverno ar condicionado set-up. Em outros casos, é diferentes substâncias que fluem com diferentes pressões, com um fluxo de aquecimento ou arrefecimento do outro fluxo. Isto poderia ser gases de combustão quentes de aquecimento de um fluxo de água ou um fluxo de fluido primário em torno de um reactor nuclear o aquecimento de um fluxo de fluido de transferência. Aqui, o fluido a ser aquecido deve permanecer puro para que ele não absorve gases ou partículas radioativas e torna-se contaminado. Mesmo quando os dois fluxos tem a mesma substância pode ser uma razão para mantê-las a pressões distintas.
Uma câmara de mistura aberto
Um tubo fechado em trocador de calor Shell
6.k Um cilindro inicialmente vazio é preenchido com ar a partir de 20 ° C, 100 kPa até que ele está cheio. Assumindo que a transferência de calor não é a temperatura final maior, igual ou menor do que 20 ° C? O último t depender do tamanho do cilindro? Este é um problema passageiro com nenhuma transferência de calor e nenhum trabalho. As equações de equilíbrio para o tanque como C.V. tornar-se Continuidade Eq .: m2 - 0 = mi Energia Eq .: m2u2 - 0 = mihi + Q - W = mihi + 0-0 Estado final: u2 = oi = ui + Pivi & P2 = Pi O T2> Ti e não depender de V
PROBLEMAS GUIA DE 1 A 10 6.1 A diferença de temperatura conduz uma transferência de calor. Será que um conceito semelhante aplica a m.? Sim. Uma diferença de pressão conduz o fluxo. O fluido é acelerado na direcção de uma pressão mais baixa, uma vez que está a ser empurrada para trás mais do que isso, em frente do mesmo. Isto também significa que uma pressão mais alta na frente pode desacelerar o fluxo a uma velocidade inferior, o qual acontece a uma estagnação de uma parede.
6.2 Que tipo de efeito a montante pode ser sentida em um fluxo? Apenas a pressão pode ser sentida a montante num escoamento subsónico. Em um escoamento supersónico nenhuma informação pode viajar a montante. A informação sobre a temperatura viaja por condução e até mesmo pequenas velocidades domina a condução com a convecção de energia assim que a temperatura em um determinado local é dado principalmente pelas condições de upstream e influenciou muito pouco pelas condições jusante. 6.3 Que uma das propriedades (P, V, T) pode ser controlado de um fluxo de? Como? Uma vez que o fluxo não está contido há nenhum controle direto sobre o volume e, portanto, sem controle de v. A pressão pode ser controlada pela instalação de uma bomba ou compressor, se você quiser aumentá-lo ou utilizar uma turbina, eo bocal ou válvula através da qual o pressão diminuirá. A temperatura pode ser controlada por aquecimento ou arrefecimento do fluxo num permutador de calor. 6.4 Ar a 500 kPa é expandida para 100 kPa nos dois casos com fluxo estável. Caso um é um bocal e dois caso é uma turbina, o estado de saída é o mesmo para ambos os casos. O que você pode dizer sobre o trabalho turbina específica relativa à energia cinética específica no fluxo de saída do bocal? Para esses dispositivos de fluxo único vamos supor que eles são adiabatic e que a turbina não tem nenhuma energia cinética saída, em seguida, as equações de energia tornam-se:
Comparando os dois de modo que o resultado é que o bocal de entrega a energia cinética do mesmo montante que a turbina proporciona trabalho eixo. 6.5 Tubos que transportam um fluido quente como o vapor em uma usina de energia, tubo de escape para um motor diesel, em um navio etc. são muitas vezes isoladas. É que, para reduzir a perda de calor ou há outra finalidade? Você definitivamente quer isolar tubos que transportam vapor quente da caldeira para as turbinas em uma usina de energia e tubulações que flui água quente a partir de um local para outro. Mesmo que a energia do fluxo é indesejado os tubos devem ser isolados para a segurança. Qualquer lugar que as pessoas podiam tocar uma superfície quente há o risco de uma queimadura e que deve ser evitado.
Tubos para o aquecimento urbano com água quente.
6.6 Um moinho de vento leva uma fração da energia cinética do vento como energia em um eixo. De que forma é que a velocidade do vento e temperatura influenciam o poder? Dica: escrever o poder como vezes a taxa de fluxo de massa de trabalho específico. O trabalho como uma fracção f do fluxo de energia cinética torna-se
de modo que a potência é proporcional ao cubo da velocidade. A temperatura entra através da densidade, assumindo assim o ar como gás ideal e a potência é inversamente proporcional à temperatura.
6.7 Uma turbina subaquática extrai uma fracção da energia cinética da corrente de oceano. De que forma é que a velocidade de temperatura e água influenciar o poder? Dica: escrever o poder como vezes a taxa de fluxo de massa de trabalho específico. O trabalho como uma fracção f do fluxo de energia cinética torna -se
de modo que a potência é proporcional ao cubo da velocidade. A temperatura entra através da densidade, assim que a água é assumindo densidade incompressível é constante e a energia não varia com a temperatura.
Uma fazenda de maré subaquático proposta turbina fluxo. Cada turbina é de 1 MW, com um diâmetro de 11,5 m montado no fundo do mar. 6.8 Uma turbina de água líquida na parte inferior de uma barragem requer energia como energia num veio. Cujo termo (s) na equação de energia estão mudando e é importante? A água na parte inferior da barragem na entrada da turbina é a uma pressão elevada. Em uma turbina padrão ele é executado através de passagens de lâmina como uma hélice mostrado abaixo à esquerda. Neste caso, a alta pressão de entrada é utilizado directamente para gerar a força sobre as lâminas em movimento. Para a turbina Pelton mostrado abaixo é executado através de um bocal de geração de energia cinética como a pressão cai. Os impactos elevados de fluxo de energia cinética de um conjunto de lâminas ou baldes de giro e converte a energia cinética para ligar o eixo de modo que o fluxo deixa a baixa pressão e baixa velocidade.
Uma turbina Pelton de cima e inserir na esquerda. Uma turbina de tipo lâmina para a esquerda. A taxa de queda de pressão e fluxo de determinar qual é o melhor para o caso dado. 6.9 Você sopra um balão com ar. Que tipo de termos de trabalho, incluindo o trabalho de fluxo que você vê nesse caso? Sempre que a energia é armazenada? Quando o balão é explodido fluxo de massa no fluxo de trabalho tem associado a ele. Além disso, como o balão cresce, há um limite de trabalho realizado pelo gás no interior e um menor trabalho limite a partir do exterior do balão para a atmosfera. A diferença entre os dois últimos termos de trabalho vai para esticar o material do balão e, assim, torna-se energia interna (ou você pode chamar isso de energia potencial) do material de balão. O termo trabalho para a atmosfera é armazenado na atmosfera e a parte do fluxo de trabalho que permanece no gás é armazenado, como a energia interna do gás. 6.10 Um tanque de armazenamento de gás natural (GN) tem uma cúpula superior que pode mover para cima ou para baixo como o gás é adicionado ou subtraído do tanque de manutenção de 110 kPa, 290 K dentro. Um pipeline de 110 kPa, 290 K agora fornece alguns NG para o tanque. Isso muda de estado durante o processo de enchimento? O que acontece com o trabalho fluxo? À medida que a pressão no interior do tanque de armazenamento é o mesmo que no pipeline o estado não muda. No entanto, o volume do tanque sobe e o trabalho é feito sobre a fronteira móvel no 110 kPa assim que este trabalho é igual ao fluxo de trabalho. O efeito líquido é o fluxo de trabalho entra em elevar a cúpula.
EQUAÇÃO DE CONTINUIDADE E DE FLUXO DE TAXAS DE 11-19 6.11 O dióxido de carbono a 200 kPa, 10°C flui em 1 kg / s em um tubo de área em corte transversal de 0,25 m2. Encontre a velocidade ea taxa de fluxo de volume.
6.12 Ar a 35 ° C, 105 kPa, flui em 100 × 150 mm conduta rectangular de um sistema de aquecimento. A taxa de fluxo volumétrica é de 0,015 m³ / s. O que é a velocidade do ar que flui na conduta e que é a taxa de fluxo de massa?
Assumir uma velocidade constante em toda a área da conduta com e o caudal volumétrico de Eq.6.3,
Gás Ideal tão nota:
6.13 Uma banheira vazia tem o seu dreno fechada e está a ser cheio com água da torneira a uma taxa de 10 kg / min. Após 10 minutos, o escoamento está aberta e de 4 kg / minuto flui para fora e, ao mesmo tempo que o fluxo de entrada é reduzido para 2 kg / min. Traça-se a massa de água na banheira em função do tempo e determinar o tempo desde o início, quando a cuba será vazio. solução: Durante os primeiros 10 minutos dispomos
Então vamos acabar com 100 kg após 10 min. Para o período remanescente temos
Então vai demorar mais 50 minutos adicionais. Esvaziar
6.14 Saturada de vapor de R-134a sai do evaporador em um sistema de bomba de calor a 10 ° C, com um caudal mássico constante de 0,1 kg / s. O que é o tubo de menor diâmetro que pode ser utilizado neste local se a velocidade do refrigerante não for superior a 7 m / s? solução: Caudal mássico Eq.6.3: m. = V / v = AV / v Sair Tabela estado B.5.1: (T = 10 ° C, x = 1) => v = vg = 0,04945 m³ / kg
A área mínima está associada com a velocidade máxima para uma dada m
6.15 Uma caldeira de receber um fluxo constante de 5000 kg / h de líquido de água a 5 MPa, 20 ° C e se aquece o fluxo de tal modo que o estado de saída é de 450 ° C com uma pressão de 4,5 MPa. Determinar a área de fluxo mínimo necessário tubo, tanto na entrada e na saída de tubo (s), se não deve haver velocidades maiores do que 20 m / s. solução: Taxa de fluxo de massa de Eq.6.3, tanto V ≤ 20 m / s
6.16 Um sistema de aquecimento quente ar casa leva 0,25 m³ / s ar a 100 kPa, 17 ° C em um forno e aquece a 52 ° C e proporciona o fluxo para um duto quadrado 0,2 m por 0,2 m a 110 kPa. O que é a velocidade na conduta? solução: O fluxo de insuflação é dada por um m.i
6.17 Um canal plano de profundidade de 1 m tem um fluxo totalmente desenvolvido laminar de ar em Pó, para com um perfil de velocidade como: V = a velocidade na linha de centro e x é a distância entre os canais, conforme mostrado na Fig. P6.17. Encontre a taxa de fluxo de massa total ea velocidade média tanto como funções de Vc e H.
Uma vez que a velocidade é distribuído precisamos integrar através da área. De Eq.6.2
em que W é a profundidade. Substituindo a velocidade chegarmos
6.18 Azoto gasoso que flui no tubo de um diâmetro de 50 mm a 15 ° C, 200 kPa, a uma taxa de 0,05 kg / s, uma válvula encontra parcialmente fechada. Se houver uma queda de pressão de 30 kPa através da válvula e, essencialmente, nenhuma alteração de temperatura, que são as velocidades a montante e a jusante da válvula? solução: Mesma entrada e saída área:
6.19 Um ventilador de casa de diâmetro 0,75 m toma o ar em pelo 98 kPa, 22°C e entrega-lo a 105 kPa, 23°C com uma velocidade de 1,5 m / s. O que são a taxa de fluxo de massa (kg / s), a velocidade de entrada e a taxa de fluxo de volume de saída em m³ / s? solução:
FLUXO ÚNICO, PROCESSOS DE DISPOSITIVO ÚNICO BOCAIS, DIFUSORES 20-30 6.20 A água líquida a 15°C flui para fora de um bico para cima de 15 m. O que é bico Vexit?
Energia Eq.6.13: hexit Se a água pode fluir de 15 m acima tem energia potencial específico de GH2 que deve ser igual à energia cinética específica fora do
. A água não é alterado de modo P ou T h é a mesma.
6.21 Azoto gasoso flui em um bocal convergente em 200 kPa, 400 K e muito baixa velocidade. É flui para fora do bocal de 100 kPa, 330 K. Se o bocal é isolado encontrar a velocidade de saída. solução: CV. Bico steady state uma entrada e saída de fluxo, isolado por isso é adiabático.
6.22 Um bico recebe vapor 0,1 kg / s em 1 MPa, 400oC com energia cinética insignificante. A saída é a 500 kPa, 350°C e o fluxo é adiabática. Localizar a velocidade de saída do bocal e a área de saída. solução:
6.23 Num motor a jacto um fluxo de ar a 1000 K, de 200 kPa e 30 m / s entra num bocal, como se mostra na fig. P6.23, em que as saídas de ar a 850 K, 90 kPa. Qual é a velocidade de saída assumindo que não há perda de calor? solução: CV. bocal. Sem trabalho, sem transferência de calor
6.24 Num motor a jacto um fluxo de ar a 1000 K, de 200 kPa e 40 m / s, de um bocal onde entra as saídas de ar a 500 m / s, 90 kPa. Qual é a temperatura de saída assumindo que não há perda de calor? CV. bocal, sem trabalho, sem transferência de calor
6.25 Superaquecido de vapor de amoníaco entra um bocal isolada a 20 ° C, 800 kPa, mostrado na Fig. P6.25, com uma velocidade baixa e à taxa constante de 0,01 kg / s. As saídas de amônia em 300 kPa, com uma velocidade de 450 m / s. Determinar a temperatura (ou qualidade, se saturado) e a área de saída do injector. CV. Bico, o estado estacionário, uma entrada e uma saída de fluxo, isolado de modo nenhum a transferência de calor.
6.26 O ar flui para um difusor a 300 m / s, a 300 K e 100 kPa. Na saída da velocidade é muito pequena, mas a pressão é elevada. Encontre a temperatura de saída assumindo que a transferência de calor zero. solução:
6.27 A eclusa represa água até 5 m. Existe um pequeno orifício na parte inferior da porta para que a água a 20 ° C líquido sai de um orifício de diâmetro de 1 cm. Negligenciar quaisquer mudanças na energia interna e encontrar a velocidade de saída e taxa de fluxo de massa. solução:
6.28 Um difusor, mostrado na Fig. P6.28, o ar que entra se a 100 kPa, 300 K, com uma velocidade de 200 m / s. A entrada de área em corte transversal do difusor é de 100 mm2. À saída, a área é 860 mm2, e a velocidade de saída é de 20 m / s. Determinar a pressão de saída e a temperatura do ar. solução:
6.29 Um difusor recebe um fluxo de gás ideal, a 100 kPa, 300 K, com uma velocidade de 250 m / s e a velocidade de saída é de 25 m / s. Determinar se a temperatura de saída do gás é de árgon, hélio ou azoto.
6.30 A parte dianteira de um motor a jacto actua como um difusor de receber ar a 900 Km / h, -5 ° C, 50 kPa, trazendo-o a 80 m / s em relação ao motor antes de entrar no compressor. Se a área de fluxo é reduzida para 80% da área de entrada de encontrar a temperatura e pressão na admissão do compressor. CV. Difusor, o estado estacionário, 1 entrada, 1 saída de fluxo, nenhuma q, não w.
FLUXO ACELERADOR 31-39 6.31 O dióxido de carbono utilizado como um refrigerante natural flui para fora de um refrigerador a 10 MPa, 40°C, após o que é estrangulado a 1,4 MPa. Encontre o estado (T, x) para o fluxo de saída.
6.32 R-134 a a 30°C, 800 kPa é estrangulada por isso torna-se fria a -10 ° C. O que é a saída P? Estado 1 é ligeiramente comprimido líquido de modo Tabela B.5.1: h = hf = 241,79 kJ / kg À temperatura mais baixa, torna-se de duas fases desde que o fluxo de acelerador tem constante h e a -10 ° C: hg = 392,28 kJ / kg
6.33 O hélio é estrangulado a partir de 1,2 MPa, 20 ° C, a uma pressão de 100 kPa. O diâmetro do tubo de saída é muito maior do que o tubo de entrada que as velocidades de entrada e de saída são iguais. Localizar a temperatura de saída do hélio e a razão dos diâmetros de tubos. solução: CV. Acelerador. Curso estável,
6.34 Saturada de vapor de R-134a a 500 kPa é estrangulado a 200 kPa num fluxo constante através de uma válvula. A energia cinética do fluxo de entrada e de saída é a mesma. O que é a temperatura de saída? Fluxo de aceleração constante
6.35 Saturado líquido R-410a a 25oC é estrangulada até 400 kPa em sua geladeira. O que é a temperatura de saída? Encontre o por cento de aumento na taxa de fluxo de volume. Fluxo de aceleração constante. Assumimos nenhuma transferência de calor e nenhuma mudança na energia cinética ou potencial.
6.36 O dióxido de carbono é estrangulado a partir de 20 ° C, 2 MPa a 800 kPa. Encontre o comportamento da temperatura de saída assumindo gás ideal e repita para o comportamento de gás real. CV. Acelerador (válvula, restrição), o fluxo constante, uma de entrada e saída, sem q, w
6.37 A água líquida a 180 ° C, 2000 kPa é estrangulado para uma câmara de evaporador intermitente de ter uma pressão de 500 kPa. Negligenciar qualquer mudança na energia cinética. O que é a fracção de líquido e de vapor na câmara de? solução:
6.38 R-134a é estrangulado numa linha de fluxo a 25 ° C, 750 kPa, com energia cinética insignificante a uma pressão de 165 kPa. Localizar a temperatura de saída e a relação entre o diâmetro do tubo de saída para que o tubo de entrada (Dex / Din) para a velocidade permanece constante.
6.39 A água que flui em linha a 400 kPa, de vapor saturado, é retirado através de uma válvula de 100 kPa. Qual é a temperatura em que deixa a válvula assumindo que não há mudanças na energia cinética e não de transferência de calor? solução: CV. Válvula. O estado de equilíbrio, de entrada único e fluxo de saída
TURBINAS, EXPANSORES DE 40-47 6,40 A turbina a vapor tem uma entrada de 2 kg / s de água a 1000 kPa, e 350°C velocidade de 15 m / s. A saída é de 100 kPa, 150°C e muito baixa velocidade. Encontre o trabalho específico e da energia produzida. solução:
6.41 Ar a 20 m / s, 260 K, 75 kPa com 5 kg / s flui em um motor a jato e flui para fora a 500 m / s, 800 K, 75 kPa. Qual é a mudança (poder) em fluxo de energia cinética?
6.42 Uma turbina de água líquida recebe 2 kg / s de água a 2000 kPa, 20°C e velocidade de 15 m / s. A saída é de 100 kPa, 20°C e muito baixa velocidade. Encontre o trabalho específico e da energia produzida. solução:
Observe como insignificante a energia cinética é específico. 6.43 Um moinho de vento com diâmetro de rotor de 30 m leva 40% da energia cinética como trabalho veio em um dia com 20 ° C ea velocidade do vento de 30 km / h. Que poder é produzido?
6.44 Hoover Dam outro lado do Rio Colorado barragens até Lake Mead 200 m mais alto que o rio a jusante. Os geradores elétricos acionados por turbinas movidas a água entregar 1.300 MW de potência. Se a água é de 17,5 ° C, encontrar a quantidade mínima de água que atravessa as turbinas. solução: C.V .: + H2O tubulação turbinas,
6.45 Um pequeno expansor (a turbina com a transferência de calor) tem 0,05 kg / s de entrar em 1000 kPa, 550 K hélio e deixa a 250 kPa, 300 K. A potência no eixo é medido a 55 kW. Encontre a taxa de transferência de calor negligenciando energias cinéticas. solução: CV. Expander. operação constante
6.46 Uma pequena turbina, mostrado na Fig. P 6,46, é operado em carga parcial por um estrangulamento 0,25 kg / s de fornecimento de vapor de 1,4 MPa, 250 ° C até 1,1 MPa antes de entrar na turbina e dos gases de escape é de 10 kPa. Se a turbina produz 110 kW, encontrar a temperatura de exaustão (e qualidade se saturado). solução: CV. Acelerador, Steady, q = 0 e w = 0. Nenhuma mudança na energia cinética ou potencial. A equação da energia, em seguida, reduz a
6.47 Uma turbina pequena, de alta velocidade operando com ar comprimido produz uma potência de 100 W. O estado de entrada é de 400 kPa, 50 ° C, e o estado de saída é de 150 kPa, de -30 ° C. Assumindo que as velocidades a ser baixo e o processo a ser adiabática, encontrar a taxa de fluxo de massa necessária de ar através da turbina. solução: CV. Turbina, nenhuma transferência de calor, sem ΔKE, não ΔPE
COMPRESSORES, VENTILADORES 48-57 6.48 Um compressor no frigorífico comercial recebe R-410a a -25 ° C, x = 1. A saída é de 800 kPa, 40oC. Energias cinéticas negligência e encontrar o trabalho específico. CV. Compressor, o estado estacionário, de entrada único e fluxo de saída. Para este dispositivo também assumimos nenhuma transferência de calor e Zi = Ze
6.49 Uma geladeira usa o dióxido de carbono refrigerante natural, onde o compressor traz 0,02 kg / s de 1 MPa, 20°C a 6 MPa usando 2 kW de potência. Encontre a temperatura de saída do compressor. solução: CV. Compressor, o estado estacionário, de entrada único e fluxo de saída. Para este dispositivo
6.50 Um compressor traz R-134a a partir de 150 kPa, -10 ° C a 1,200 kPa, 50oC. É refrigerado a água com uma perda de calor estimada em 40 kW ea entrada trabalho eixo é medido para ser 150 kW. Quanto é o caudal mássico através do compressor? solução: C.V Compressor. Fluxo constante. Energia cinética e potencial negligência.
6.51 Um ventilador portátil comum sopra 0,2 kg / s de ar quarto com uma velocidade de 18 m / s (ver Fig. P6.19). O que é o motor mínima de energia elétrica que pode dirigi-lo? Dica: Há alguma mudança em P ou T? solução: CV. Fan além de espaço para perto estagnada ar ambiente de entrada.
6.52 O compressor de uma turbina a gás de grandes recebe o ar do ambiente a 95 kPa, 20 ° C, com uma velocidade baixa. Na descarga do compressor, o ar sai a 1,52 MPa, 430 ° C, com uma velocidade de 90 m / s. A entrada de energia para o compressor é de 5000 kW. Determinar a taxa de fluxo de massa de ar através da unidade. CV. Compressor, o estado estacionário, de entrada único e fluxo de saída. Energia Eq.6.13: Aqui assumimos q ≅ 0 e Vi ≅ 0 até usando constante CPO de A.5
Observe a energia cinética é de 1% do trabalho e pode ser negligenciada na maioria dos casos. A taxa de fluxo de massa é, em seguida, do poder e do trabalho específico
6.53 Um compressor de um aparelho de ar condicionado industrial comprime amoníaco a partir de um estado de vapor saturado a 150 kPa e uma pressão de 800 kPa. À saída, a temperatura é medida como sendo 100 ° C e a taxa de fluxo de massa é de 0,5 kg / s. Qual é o tamanho do motor requerido (kW) para este compressor? CV. Compressor. Suponha energias cinéticas adiabáticos e negligência.
6.54 Um 6.54 Um compressor de ar leva o ar a 100 KPa, 17 ° C e distribui-lo no 1 MPa, 600 K a um arrefecedor de pressão constante, que sai a 300 K. O trabalho do compressor específica e a transferência de calor específica no refrigerador. solução CV. compressor de ar q = 0
6.55 Um 6.55 Um ventilador de exaustão num edifício deve ser capaz de mov er o ar 2,5 kg / s a 98 kPa, 20 2 0 ° C por meio de um diâmetro de 0,4 m orifício de ventilação. Qual a velocidade que deve gerar e quanta energia é necessária para fazer isso? solução: CV. Fan e orifício de ventilação. O estado de equilíbrio com velocidade uniforme para fora.
que é fornecido pelo trabalho (apenas dois termos na equação de energia que não cancelar, assumimos V1 = 0)
6.56 Quanta 6.56 Quanta energia é necessária para executar o ventilador no Problema 6.19? Um ventilador de casa de diâmetro 0,75 m toma o ar em pelo 98 kPa, 22oC e entrega-lo a 105 kPa, 23oC com uma velocidade de 1,5 m / s. O que são a taxa de fluxo de massa (kg / s), a velocidade de entrada ea taxa de fluxo de volume de saída em m³ / s? solução:
6.57 Um 6.57 Um compressor em um ar-condicionado recebe vapor saturado R-410a a 400 kPa e traz para 1,8 MPa, 60oC em uma compressão adiabática. Encontre a taxa de fluxo para um trabalho compressor de 2 kW? CV. Compressor. Suponha energias cinéticas adiabáticos e negligência.
AQUECEDORES, RESFRIADORES DE 58-67 6.58 O 6.58 O dióxido de carbono entra um estado estacionário, aquecedor de fluxo constante a 300 kPa, 300 K, e sai a 275 kPa, de 1500 K, como mostrado na Fig. P6.58. Alterações em energia cinética e potencial são insignificantes. Calculase a transferência de calor necessária, por quilograma de dióxido de carbono que flui através do aquecedor. CV. Aquecedor estado estacionário de entrada único e fluxo de saída. Energia Eq.6.13:
Muito grande AT, Tave usar CP0 à temperatura ambiente.
6.59 Um 6.59 Um condensador (mais frio) recebe 0,05 kg / s R-410a a 2000 kPa, 60oC e 15oC arrefece-lo para. Assuma as propriedades de saída são como por saturada mesmo T. capacidade de refrigeração líquida que (kW) o condensador deve ter? solução: CV. R-410a condensador. Fluxo único estado estacionário, a transferência de calor para fora e nenhum trabalho. Energia Eq.6.12: m. h1 = m. H2 + Q.out Estado Inlet: Tabela B.4.2 h1 = 320,62 kJ / kg, Estado de saída: Tabela B.4.1 h2 = 81,15 kJ / kg (líquido comprimido) Processo: mudanças de energia cinética e potencial negligência. Capacidade de refrigeração é tida como a transferência de calor para fora ou seja positiva para fora assim
6.60 Saturado de azoto líquido a 600 kPa entra numa caldeira com um caudal de 0,005 kg / s e saídas como vapor saturado. Em seguida, flui para um super aquecedor também a 600 kPa de onde sai a 600 kPa, 280 K. Localizar a taxa de transferência de calor na caldeira e o super aquecedor. CV: caldeira de entrada constante única e fluxo de saída, negligência KE, energias PE em fluxo Continuidade Eq .: m.1 = m.2 = m.3
6.61 O ar condicionado em uma casa ou um carro tem um refrigerador que traz o ar atmosférico de 30oC para 10oC ambos os estados a 101 kPa. Se a taxa de fluxo é de 0,5 kg / s encontrar a taxa de transferência de calor. CV. Resfriador. Fluxo único estado estacionário com a transferência de calor. Negligência mudanças na energia cinética e potencial e nenhum termo trabalho.
6.62 Um resfriador resfria a água líquida para fins de ar condicionado. Suponha água 2,5 kg / s a 20 ° C, 100 kPa é arrefecida a 5 ° C em um chiller. Quanto transferência de calor (kW) é necessário? solução: CV. Chiller. Fluxo único estado estacionário com a transferência de calor. Negligência mudanças na energia cinética e potencial e nenhum termo trabalho.
Tratamento alternativo desde propriedade fase única e pequena AT Se tomarmos capacidade de calor constante para o líquido a partir do Quadro A .4
6.63 O dióxido de carbono utilizado como refrigerante natural flui através de um resfriador a 10 MPa, que é supercrítico por isso não ocorrer condensação. A entrada é a 200 ° C e à saída é a 40°C. Encontre a transferência de calor específica. CV. Resfriador. Fluxo único estado estacionário com a transferência de calor. Negligência mudanças na energia cinética e potencial e nenhum termo trabalho.
6.64 Um fluxo de glicerina líquido flui em torno de um motor, resfriando-o à medida que absorve energia. A glicerina entra no motor a 60°C e recebe 19 kW de transferência de calor. Qual é a taxa de fluxo de massa necessária se a glicerina deve sair no máximo 95°C? CV. O fluxo de líquido (glicerina é o líquido de refrigeração), de fluxo contínuo. sem trabalho.
6.65 Num gerador de vapor, comprimido água líquida a 10 MPa, 30 ° C, entra um tubo de diâmetro de 30 mm a uma taxa de 3 L / s. Vapor, às 9 MPa, 400 ° C sai do tubo. Localizar a taxa de transferência de calor para a água. CV. Gerador de vapor. Constante de entrada único estado eo fluxo de saída.
6.66 Em uma caldeira você vaporizar um pouco de água líquida a 100 kPa com um caudal de 1 m / s. Qual é a velocidade do vapor saturado a 100 kPa, se o tamanho do tubo é da mesma? O fluxo pode então ser constante P? A equação de continuidade com os valores médios é escrito
Para acelerar o fluxo até que a velocidade que você precisa de uma grande for ça (ΔPA) para uma grande queda de pressão é necessária.
6.67 Um fluido criogênico como azoto líquido a 90 K, de 400 kPa flui para uma sonda utilizada em cirurgia criogénico. Na linha de retorno do azoto é, em seguida, a 160 K, 400 kPa. Localizar a transferência de calor específica para o azoto. Se a linha de retorno tem uma área de corte transversal 100 vezes maior do que a linha de entrada que é a razão entre a velocidade de retorno à velocidade de entrada? C.V linha com nitrogênio. Nenhuma mudança de energia cinética ou potenciais
BOMBAS, TUBULAÇÃO E CANALIZAR OS FLUXOS 68-75 6.68 Um tubo de vapor para um prédio alto de 300 m recebe vapor sobreaquecido a 200 kPa no nível do solo. No piso superior, a pressão é de 125 kPa e a perda de calor no tubo é de 110 kJ / kg. Qual deve ser a temperatura de entrada de modo que a água não irá condensar no interior do tubo? CV. Tubulação de 0 a 300 m, não ΔKE, o estado estacionário, de entrada único e fluxo de saída. Negligenciar
quaisquer mudanças na energia cinética.
6.69 Um pequeno riacho com água 20oC corre ao longo de um penhasco criando uma cachoeira 100 m de altura. Estimar a temperatura a jusante quando você negligenciar as velocidades de fluxo horizontal a montante ea jusante da cachoeira. Quão rápido foi o lançamento de água pouco antes de ela espirrou para dentro da piscina na parte inferior da cachoeira? solução: CV. Cachoeira, o estado estacionário. Assumimos nenhuma Q. nem W. Energia Eq.6.13: Estado 1: No topo velocidade zero Z1 = 100 m Estado 2: Na parte inferior pouco antes do impacto, Z2 = 0 Estado 3: Na parte inferior após o impacto na piscina.
6,70 Uma bomba de irrigação leva água de um rio a 10°C, 100 kPa e bombeia-se a um canal aberto, onde flui para fora 100 m superior a 10°C. O diâmetro do tubo de entrada e saída da bomba é de 0,1 m e o motor que acciona a unidade é de 5 hp. Qual é a taxa de fluxo de negligenciar energia cinética e perdas? CV. Bomba além de tubulação para canal. Este é um único dispositivo de fluxo contínuo com a pressão atmosférica dentro e para fora.
6.71 Considere-se uma bomba de água que recebe a água líquida a 15 ° C, 100 kPa e entrega-lo para um mesmo diâmetro de tubo curto tendo um bocal com um diâmetro de saída de 1 cm (0,01 M) para a atmosfera 100 kPa. Negligenciar a energia cinética nas tubulações e assumir u constante para a água. Encontre a velocidade de saída e a taxa de fluxo de massa se a bomba desenha uma potência de 1 kW.
6,72 Uma ferramenta de corte utiliza um bico que gera um jacto de alta velocidade da água no estado líquido. Suponha uma velocidade de saída de 500 m / s de 20°C líquido água com um diâmetro de jato de 2 mm (0,002 m). Quanto caudal mássico é isso? Qual é o tamanho (potência) da bomba é necessária para gerar este a partir de um suprimento constante de 20°C líquido água a 200 kPa? CV. Bocal. O estado de equilíbrio, de fluxo único. Equação de continuidade com uma velocidade uniforme através de uma velocidade A
6.73 Uma pequena bomba de água é usado num sistema de irrigação. A bomba leva a água a partir de um rio a 10°C, 100 kPa a uma taxa de 5 kg / s. A linha de saída entra em um tubo que vai até uma altitude de 20 m acima da bomba e do rio, onde a água corre em um canal aberto. Suponha que o processo é adiabático e que a água permanece a 10°C. Encontre o trabalho da bomba prescrito. CV. bombear + tubo. O estado de equilíbrio, 1 entrada, 1 fluxo de saída. Suponha mesma velocidade dentro e fora, não de transferência de calor.
6,74 A principal linha de flutuação em um prédio alto tem uma pressão de 600 kPa a 5 m abaixo do nível do solo. Uma bomba traz a pressão até que a água possa ser entregue a 200 kPa no último andar 150 m acima do nível do chão. Suponha uma taxa de fluxo de 10 kg / s de água líquida a 10oC e negligência qualquer diferença na energia cinética e energia interna u. Encontre o trabalho da bomba. CV. Tubulação de entrada de -5 m até sair em 150 m, 200 kPa . Energia Eq.6.13:
Com o mesmo u a diferença em H são os termos de Pv
6.75 Um tubo de fluxos de água a 15oC de um prédio para outro. No inverno o tubo perde um 500 W estimado de transferência de calor. O que é o mínimo necessário taxa de fluxo de massa que vai assegurar que a água não congela (isto é alcance 0 ° C)?
FLUXO MÚLTIPLO, PROCESSOS DE DISPOSITIVO ÚNICO TURBINAS, COMPRESSORES, EXPANSORES DE 76-82 6,76 Uma turbina de vapor recebe vapor a partir de duas caldeiras. Um fluxo é 5 kg / s a 3 MPa, 700 ° C e o outro fluxo é de 15 kg / s a 800 kPa, a 500 ° C. O estado de saída é de 10 kPa, com uma qualidade de 96%. Encontre a potência total para fora da turbina adiabatic.
CV. todo turbina estável, 2 entradas, 1 saída, nenhuma transferência de calor Q. = 0
6,77 Um compressor recebe 0,05 kg / s R-410a a 200 kPa, -20oC e 0,1 kg / s R-410a a 400 kPa, 0 ° C. O fluxo de saída é a 1000 kPa, 60oC, como mostrado na Fig. P6.77. Assumir que é adiabático, negligência energias cinéticas e encontrar a entrada de energia necessária. CV. Todo compressor estável, 2 entradas, 1 saída, nenhuma transferência de calor Q. = 06,76 Uma turbina de vapor recebe vapor A Partir de Duas caldeiras. Um Fluxo E 5 kg / sa 3 MPa, a 700 ° C EO Outro Fluxo de e de 15 kg / sa 800 kPa, a 500 ° C. O Estado de SAÍDA E de 10 kPa, com Uma Qualidade de 96%. Encontre um total de Potência parágrafo fóruns da turbina adiabatic. CV. TODO stable turbina, 2 entradas, 1 saida, nenhuma Transferência de calor Q. = 0
6,78 Dois fluxos de ar constante entra num volume de controlo, mostrado na Fig. P6.78. Uma é de 0,025 kg / s de fluxo de 350 kPa, a 150 ° C, o estado 1, e a outra entra a 450 kPa, 15 ° C, o estado 2. Um único fluxo de saídas de ar a 100 kPa, de -40 ° C, estado 3 . O volume de controle rejeita 1 kW de calor para o ambiente e produz 4 kW de potência. Energias cinéticas negligência e determinar a taxa de fluxo de massa no estado 2. CV. Dispositivo constante com dois de entrada e um de saída de fluxos, nós negligenciamos energias cinéticas. Observe aqui o Q é rejeitado por isso sai.
6,79 Uma turbina de vapor recebe água a 15 MPa, 600 ° C a uma velocidade de 100 kg / s, mostrado na Fig. P6.79. Na secção média 20 kg / s é retirada a 2 MPa, 350 ° C, e o restante sai da turbina a 75 kPa, e de qualidade de 95%. Assumindo que não há transferência de calor e não há mudanças na energia cinética, encontrar a potência total de saída da turbina. CV. Turbine estado estacionário, 1 entrada e 2 fluxos de saída.
6,80 Cogeração é frequentemente usado onde é necessário um fornecimento de vapor para energia de processo industrial. Suponha que um fornecimento de vapor 5 kg / s em 0.5 MPa é necessário. Ao invés de gerar isso a partir de uma bomba e caldeira, a instalação na Fig. P6.80 é utilizado de modo que o fornecimento é extraído da turbina de alta pressão. Encontre o poder da turbina agora cogenerates neste processo. CV. Turbina, em estado estacionário, uma entrada e duas de saída fluxos, assumir adiabatic, Q.CV = 0
6,81 Um compressor recebe 0,1 kg / s R-134a a 150 kPa, -10oC e entrega-lo em 1000 kPa, 40oC. A entrada de energia é medido para ser de 3 kW. O compressor tem a transferência de calor para o ar a 100 kPa chegando a 20 ° C e deixando a 25oC. Qual é a taxa de fluxo de massa de ar? CV. Compressor, o estado estacionário, de entrada único e fluxo de saída. Para este dispositivo também temos um fluxo de ar fora da carcaça do compressor não há mudanças na energia Kenetic ou potencial.
6,82 Um grande motor de expansão tem dois fluxos de baixa velocidade de entrada de água. Vapor de alta pressão entra no ponto 1 com 2,0 kg / s a 2 MPa, a 500 ° C e 0,5 kg / s de água de refrigeração a 120 kPa, 30 ° C entra no ponto 2. Um único saídas de fluxo no ponto 3 com 150 kPa, 80 qualidade%, através de um tubo de escape de 0,15 m de diâmetro. Existe uma perda de calor de 300 kW. Localizar a velocidade de escape e a saída de potência do motor. CV. : Motor (estado estacionário)
TROCADORES DE CALOR 83-92 6.83 Um condensador (permutador de calor) traz 1 kg / s de fluxo de água a 10 kPa, a partir de 300 ° C e o líquido saturado a 10 kPa, tal como mostrado na Fig. P6.84. O arrefecimento é realizado por lago de água a 20 ° C que retorna para o lago, a 30 ° C. Para um condensador de isolamento, encontrar a taxa de fluxo da água de arrefecimento. CV. Trocador de calor
6.84 Num (mesma direcção) permutador de calor co-fluir 1 kg / s de ar a 500 K flui para um canal e 2 kg / s, o ar flui para dentro do canal vizinho a 300 K. Se é infinitamente longo é o que a temperatura de saída? Esboçar a variação de T em dois fluxos. CV. misturando seção (sem W., Q.)
6.85 Um permutador de calor, mostrada na Fig. P6.85, é utilizada para arrefecer um fluxo de ar de 800 K a 360 K, em ambos os estados 1 MPa. O líquido de arrefecimento é um fluxo de água a 15 ° C, 0,1 MPa. Se a água sai na forma de vapor saturado, encontrar a razão das taxas de fluxo m.H2O / m.air CV. Trocador de calor, constante fluxo de uma entrada e uma saída para o ar ea água cada. Os dois fluxos de trocar energia com nenhuma transferência de calor de / para o exterior. Continuidade Eqs .: Cada linha tem uma taxa de fluxo constante através dele.
6.86 Air em 600 K flui com 3 kg / s em um trocador de calor e fora a 100°C. Quanto (kg / s) de água chegando a 100 kPa, 20°C pode o ar de calor para o ponto de ebulição? CV. Permutador de calor total. Os fluxos não são misturados de modo que os dois caudais são constantes ao longo do dispositivo. Nenhuma transferência de calor externo e nenhum trabalho.
6,87 Um radiador automóvel tem glicerina a 95°C entrar e regresso a 55 ° C como mostrado na Fig. P6.87. O ar flui em a 20°C e deixa a 25°C. Se o radiador deve transferir 25 kW que é o caudal de massa da glicerina e o que é a taxa de fluxo de volume de ar em a 100 kPa? Se tomarmos um volume de controle ao redor de todo o radiador, então não há transferência de calor externo - é tudo entre a glicerina eo ar. Então tomamos um volume de controle em torno de cada fluxo separadamente.
6.88 Um sobreaquecedor traz 2,5 kg / s de vapor de água saturado a 2 MPa a 450°C. A energia é fornecida por ar quente, a 1200 K flui no exterior do tubo de vapor em sentido contrário, como a água, que é um contador que flui do permutador de calor. Encontre o menor caudal mássico possível do ar assim que a temperatura de saída de ar é maior do que 20 ° C a temperatura da água de entrada (para que ele possa aquecê-lo).
CV. Superheater. O estado de equilíbrio sem Q. externo ou qualquer W. os dois fluxos de trocas de energia dentro da caixa. Energia cinética e potencial negligência em todos os estados.
6.89 Um refrigerador de um aparelho de ar condicionado traz 0,5 kg / s de ar em 35 ° C até 5 ° C, tanto a 101 kPa e, em seguida, misturar a saída com um fluxo de 0,25 kg / s de ar a 20 ° C, 101 kPa, enviando o fluxo combinado numa conduta. Localizar a transferência total de calor no refrigerador e a temperatura na conduta de fluxo.
6.90 Vapor a 500 kPa, 300°C é usado para aquecer água fria a 15°C a 75°C para o abastecimento de água quente sanitária. Quanto vapor por kg de água em estado líquido é necessário se o vapor não deve condensar? CV. Cada linha separadamente. Sem trabalho, mas existe uma transferência de calor para fora do fluxo de vapor e para o fluxo de água no estado líquido. Linha de água Eq energia .: Para o olhar água líquida na Tabela B.1.1
Energia linha de vapor tem a mesma transferência de calor, mas ele vai para fora Vapor de Energia Eq .: Para o olhar de vapor na Tabela B.1.3 a 500 kPa
Agora, a transferência de calor para o vapor é substituída na equação de energia para a água, para dar
6,91 Um trocador de calor dois fluido tem 2 kg / s amoníaco líquido a 20oC, 1003 kPa entrar no estado 3 e saindo em estado 4. Ele é aquecido por um fluxo de 1 kg / s de azoto em 1500 K, estado 1, deixando a 600 K, estado 2, semelhante à fig. P6.85. Encontre a taxa total de transferência de calor no interior do permutador de calor. Esboçar a temperatura em função da distância para a amônia e encontrar estado 4 (T, v) da amônia. CV: linha de fluxo de Nitrogênio, as taxas estáveis de fluxo, Q. fora e W. = 0
CV O conjunto permutador de calor: Sem Q. externa, a pressão constante em cada linha
6,92 Um fio de cobre tem sido tratado termicamente a 1000 K e agora é puxado para dentro de uma câmara de arrefecimento que tem 1,5 kg / s de ar que entra a 20 ° C; o ar deixa a outra extremidade a 60oC. Se o fio se move 0,25 kg / s de cobre, o quão quente é o cobre como ele sai? CV. Total de câmara, nenhuma transferência de calor externo
Capacidades de calor de cobre e A.3 para A.5 para o ar
PROCESSOS DE MISTURA 93-101 6,93 Dois fluxos de ar estão combinados para um único fluxo. Fluxo é 1 m³ / s a 20 ° C e o outro é 2 m³ / s a 200 ° C, tanto a 100 kPa. Eles misturam sem qualquer transferência de calor para produzir um fluxo de saída a 100 kPa. Energias cinéticas negligência e encontrar a temperatura de saída e taxa de fluxo de volume.
Temos de encontrar as taxas de fluxo de massa
6,94 A de-superaquecedor tem um fluxo de amônia 1,5 kg / s a 1000 kPa, 100 ° C, que é misturado com um outro fluxo de amoníaco a 25 ° C e 25% de qualidade numa câmara de mistura adiabática. Localizar a taxa de fluxo do segundo fluxo de modo que o amoníaco de saída está saturado de vapor a 1000 kPa.
6.95 Um aquecedor de água de alimentação aberta em um motor aquece a água 4 kg / s em 45 ° C, 100 kPa por misturando-o com vapor a partir da turbina a 100 kPa, 250oC. Suponha que o fluxo de saída é líquido saturado à pressão dada e encontrar a taxa de fluxo de massa da turbina. CV. Aquecedor de água de alimentação. No Q externo ou W
6,96 Um fluxo de água a 2000 kPa, 20 ° C é misturada com um fluxo de 2 kg / s de água a 2000kPa, 180°C. O que deve o caudal do primeiro fluxo ser para produzir um estado de saídade 200 kPa e 100°C? CV. Câmara e válvulas de mistura. O estado de equilíbrio nenhuma transferência de calor ou termos de trabalho.
6,97 Uma câmara de mistura com a transferência de calor recebe 2 kg / s de R-410a em 1 MPa, 40 ° C em uma linha e 1 kg / s de R-410a a 15 ° C, 50% de qualidade numa linha com uma válvula. O fluxo de saída é a 1 MPa, 60 ° C. Localizar a taxa de transferência de calor para a mistura câmara. CV. Câmara de mistura. Estável com 2 flui dentro e para fora, uma transferência de calor em.
Equação de energia, em seguida, dá a transferência de calor como
6.98 Uma câmara de mistura isoladas recebe 2 kg / s R-134a a 1 MPa, 100 ° C em uma linha com baixa velocidade. Outra linha com R-134a como saturado 60 ° C fluxos líquidos através de uma válvula para a câmara de mistura em uma MPa depois da válvula, como mostrado na Fig. P6.97. O fluxo de saída está saturado de vapor a 1 MPa fluindo a 20 m / s. Encontre o fluxo taxa para a segunda linha. CV. Câmara de mistura. O estado de equilíbrio, duas entradas e uma saída de fluxo. Duplas q = 0, No eixo ou movimento limite w = 0....
Agora resolver a equação de energia para m2
Observe como energia cinética foi insignificante.
6.99 Para manter um motor a jato arrefecer um pouco de ar ingestão ignora a câmara de combustão. Suponha 2 kg / s de ar quente a 2000 K, 500 kPa é misturado com 1,5 kg / s de ar 500 K, 500 kPa sem qualquer transferência de calor externo. Encontre a temperatura de saída usando capacidade de calor constante da Tabela A.5.
Para um calor específico constante dividir a equação para h3 com Cp para obter
6.100 Resolver o problema anterior, utilizando os valores da Tabela A., 7 Para manter um motor a jato arrefecer um pouco de ar ingestão ignora a câmara de combustão. Suponha 2 kg / s de ar quente a 2000 K, 500 kPa é misturado com 1,5 kg / s de ar 500 K, 500 Pa sem qualquer transferência de calor externo. Encontre a temperatura de saída usando valores a partir da Tabela A.7.
Usando A.7 olhamos para cima o h em estados 1 e 2 para c alcular h3
. Agora podemos backinterpolate para encontrar a que temperatura é que temos que h
Este procedimento é o mais preciso.
mistura secção
.
6.101 Dois fluxos são misturados para formar um único fluxo. Fluir no estado 1 é de 1,5 kg / s de água em 400 kPa, 200oC e fluxo no estado 2 é de 500 kPa, 100oC. Quais caudal mássico nos estado 2 irá produzir uma saída T3 = 150°C se a pressão de saída é mantida a 300 kPa? CV. Câmara e válvulas de mistura. O estado de equilíbrio nenhuma transferência de calor ou termos de trabalho.
VÁRIOS DISPOSITIVOS, CICLO PROCESSA 102-110 6,102 Um fluxo de água a 5 kg / s a 100 kPa, 20 ° C deve ser entregue na forma de vapor a 1000 kPa, 350oC para algumas aplicações. Considere comprimindo-a 1000 kPa, e 20°C depois aquecê-lo a constante de 1000 kPa até 350 ° C. Quais dispositivos são necessários e encontrar o transferências de energia específicos nesses dispositivos. Para aumentar a pressão de um fluxo líquido requer uma bomba que fornece a diferença entre o trabalho de fluxo de sair e em. aquecimento de pressão constante é um aquecedor simples (ou permutador de calor). Estado 3: A bomba fornece a diferença entre o fluxo de trabalhar fora e fluxo de trabalho em.
6,103 Os dados a seguir são para uma simples usina a vapor, como mostrado na Fig. P6.103. Estado 6 tem X6 = 0,92 e velocidade de 200 m / s. A taxa de fluxo de vapor é de 25 kg / s, com entrada de energia de 300 kW na bomba. Diâmetros de tubulação são 200 milímetros de vapor gerador de turbina e 75 mm a partir do condensador para o gerador de vapor. Determinar a velocidade em estado 5 e a saída de potência da turbina. Turbine A5 =
Nota: Observe a mudança de energia cinética é pequeno em relação à mudança de entalpia....
6,104 Para a mesma planta energia a vapor, como mostrado na Fig. P6.103 e Problema 6.103, assumir a água de arrefecimento vem a partir de um lago, a 15 ° C e é retornado a 25 ° C. Determinar a taxa de transferência de calor no condensador e a taxa de fluxo de massa de água de refrigeração do lago. Condensador A7 =
Esta taxa de transferência de calor é levado pela água de refrigeração de modo
6.105 Para a mesma planta energia a vapor, como mostrado na Fig. P6.103 e Problema 6.103, determinar a taxa de transferência de calor no economizador, que é uma temperatura baixa trocador de calor. Encontrar também a taxa de transferência de calor necessária no gerador de vapor.
6,106 Um diagrama de fluxo um tanto simplificada de uma central eléctrica nuclear mostrado na Fig. 1.4 é dada na Fig. P6.106. Taxas de fluxo de massa e os vários estados do ciclo são mostrado na tabela a seguir. O ciclo inclui uma série de aquecedores em qual o calor é transferido do vapor retirado da turbina a alguns pressão intermédia, a água no estado líquido bombeado a partir do condensador sobre a sua maneira de o tambor de vapor. O permutador de calor no reactor fornece 157 MW, e pode presumir-se que não existe transferência de calor nas turbinas. a. Suponha que o separador de umidade tem nenhuma transferência de calor entre o dois turbinesections, determinam a entalpia e a qualidade b. Determinar a potência de saída da turbina de baixa pressão. c. Determinar a potência de saída da turbina de alta pressão. d. Localizar a razão entre a potência de saída total das duas turbinas para a potência total emitido pelo reactor.
a) A umidade Separator, o estado estacionário, sem transferência de calor, nenhum trabalho
b) turbina de baixa pressão, o estado estacionário não transferência de calor
. c) turbina de alta pressão, o estado estacionário não transferência de calor
6.107Considere a usina, conforme descrito no problema anterior. a. Determinar a qualidade do vapor que sai do reactor. b. O que é a alimentação da bomba que alimenta água para o reactor?
6.108 Um ciclo da bomba de calor R-410a mostrado na Fig. P6.108 tem uma taxa de fluxo de R-410a de 0,05 kg / s com 5 kW para dentro do compressor. Os dados a seguir são dadas
Calcula-se a transferência de calor a partir do compressor, a transferência de calor a partir do R-410° no condensador e a transferência de calor para o R-410a no evaporador.
6,109 Um motor a jato moderno tem uma temperatura após a combustão de cerca de 1500 K a 3200 kPa, uma vez que entra no setion turbina, ver o estado 3 da Fig. P.6.109. A entrada do compressor é 80 kPa, 260 K estado 1 e outlet estado 2 é de 3300 kPa, 780 K; o estado de saída da turbina 4 para dentro do bocal é de 400 kPa, a 900 K e estado de saída do bocal 5 a 80 kPa, 640 K. Negligência qualquer transferência de calor e energia cinética negligência, excepto para fora do bocal. Encontrar o compressor e turbina específica termos de trabalho e a velocidade de saída do bico. solução: O compressor, turbina eo bocal são dispositivos de fluxo único estado estável tudo e eles são adiabáticos. Usaremos propriedades do ar a partir da tabela A.7.1: Equação da energia para o compressor dá
Equação de energia para a turbina dá Equação da energia para o bico dá
6.110 A proposta é feita para usar uma fonte geotérmica de água quente para operar um vapor turbina, como mostrado na Fig. P6.110. A água de alta pressão a 1,5 MPa, 180 ° C, é estrangulado para uma câmara de evaporador intermitente, que forma líquida e de vapor, a uma menor pressão de 400 kPa. O líquido é rejeitado enquanto o vapor saturado a alimenta turbina e sai a 10 kPa, de qualidade de 90%. Se a turbina deve produzir 1 MW, encontrar a taxa de fluxo de massa necessária de água quente geotérmica em quilogramas por hora. Separação de fases em flash-evaporador h constante no fluxo da válvula de modo
PROCESSOS TRANSITÓRIOS 111-127 6,111 Um cilindro inicialmente vazio é preenchido com ar a partir de 20 ° C, 100 kPa até que ele está cheio. Assumindo que a transferência de calor não é a temperatura final maior, igual ou menor do que20°C? O último t depender do tamanho do cilindro? Este é um problema passageiro com nenhuma transferência de calor e nenhum trabalho. O equilíbrio equações para o tanque como C.V. tornar-se
6,112 Um evacuado do tanque 150-L é ligado a uma linha de fluxo de ar à temperatura ambiente, 25 ° C, e 8 MPa de pressão. A válvula é aberta permitindo que o ar flua para dentro do tanque até que a pressão no interior é de 6 Mpa. Neste ponto, a válvula está fechada. este enchimento processo ocorre rapidamente e é essencialmente adiabático. O tanque é então colocada em armazenamento onde acaba por regressar até à temperatura ambiente. Qual é a pressão final?
Use constante CPO calor específico da tabela A.5 então a equação energética:
Processo: arrefecimento volume constante para T3:
6,113 Um tanque de 2.5 L, inicialmente, está vazia e queremos que 10 g de amônia nele. o amoníaco vem a partir de uma linha com vapor saturado a 25 ° C. Para acabar com a quantidade desejada nós arrefecer a lata enquanto nós preenchê-lo em um processo lento manter a lata e conteúdo em 30 ° C. Localizar a pressão final de alcançar antes de fechar a válvula e o calor transferir?
A partir da Tabela B.2.2 localizamos o estado entre 500 e 600 kPa.
Agora usar o ewquation energia para resolver para a transferência de calor
6,114 Um tanque contém 1 m³ de ar a 100 kPa, 300 K. Um tubo de ar que flui a 1000 kPa, 300 K é ligado ao tanque e é preenchido lentamente a 1000 kPa. Encontre o calor transferir para atingir uma temperatura final de 300 K. CV. O volume do tanque e o compressor. Este é um problema transitório (enchimento do tanque).
6.115 Um recipiente vazio inicialmente de 0,2 m³ de volume está cheio com dióxido de carbono a partir de um linha em 800 kPa, 400 K. Suponha que o processo é executado até que ele pare por si só e é adiabatico. Use a capacidade de calor constante para encontrar a temperatura final na caixinha. CV. Recipiente e da válvula, processo transitório sem transferência de calor ou de trabalho.
6.116 Repita o problema anterior, mas usar o A.8 Tabelas gás ideal para resolvê-lo. CV. Recipiente e da válvula, processo transitório sem transferência de calor ou de trabalho.
6,117 Uma garrafa inicialmente vazio é preenchido com água a partir de uma linha de 0,8 MPa, 350°C. Assumimos nenhuma transferência de calor e que a garrafa é fechada quando a pressão alcançar a pressão da linha. Se a massa final é 0,75 kg encontrar a temperatura final e o volume da garrafa. CV. Garrafa, processo transitório sem transferência de calor ou de trabalho.
6,118 Um tanque 1-m³ contém amónia a 150 kPa, a 25 ° C. O reservatório está ligado a uma linha de fluindo amónia a 1,200 kPa, a 60 ° C. A válvula é aberta, e os fluxos de massa em até o tanque está meio cheio de líquido, em volume a 25 ° C. Calcule o calor transferido a partir do tanque durante este processo. solução: CV. Tank. Processo transiente como fluxo entra. Tabela 1 Estado B.2.2 interpolar entre 20 ° C e 30 ° C:
Estado 2: 0,5 m³ e 0,5 m³ de líquido de vapor a partir da Tabela B.2.1 a 25 ° C
A partir da equação de continuidade
6,119 Um tanque de 25-L, mostrado na Fig. P6.119, que é inicialmente evacuado está ligado por um válvula para uma linha de fornecimento de ar corrente de ar a 20 ° C, 800 kPa. A válvula é aberta, e o ar flui para dentro do tanque até a pressão atingir 600 kPa.Determine final temperatura e do volume dentro do tanque, assumindo que o processo é adiabático. Desenvolver uma expressão para a relação entre a temperatura e a última linha temperatura usando calores específicos constantes.
Assumindo calor específico constante,
6.120 Um tanque de 200 litros inicialmente contém água a 100 kPa e uma qualidade de 1%. O calor é transferido para a água aumentando assim a sua pressão e temperatura. A uma pressão de 2 MPa uma válvula de segurança abre e vapor saturado a 2 MPa flui para fora. O processo continua, a manutenção de 2 MPa no interior até que a qualidade no tanque é de 90%,transferência.
Aplicando a primeira lei estadual entre 1 e estado 3...
6,121 Hélio em um tanque de aço é de 250 kPa, a 300 K, com um volume de 0,1 m³. É usado para encher um balão. Quando a pressão do reservatório cai para 150 kPa a paragens de fluxo de hélio por si próprio. Se todo o hélio ainda está em 300 K como um grande balão que eu recebo? Assumir a pressão no balão varia linearmente com o volume de 100 kPa (V = 0) para a final de 150 kPa. Quanto calor transferência teve lugar? Dê uma C.V. de todo o hélio. Este é um controlo de massa, a massa do tanque densidade e alterações de pressão.
Observação: O processo é transitória, mas você só vê a massa de fluxo se você selecionar o tanque ou o balão como um controle de volume. Essa análise leva a mais termos que devem ser elliminated entre o volume de controle do tanque e o volume de controle do balão.... 6.122 Uma vasilha vazia de volume de 1 L é preenchido com R-134a a partir de uma linha fluindo saturado líquido R134a a 0 ° C. O recheio é feito rapidamente por isso é adiabático. Como muito massa de R-134a está lá depois de encher? A vasilha é colocada sobre um dispositivo de armazenamento prateleira onde se aquece lentamente até à temperatura ambiente 20 ° C. O que é a final pressão? CV. cannister, nenhum trabalho e nenhuma transferência de calor.
6.123 Uma linha de azoto, a 300 K e 0,5 MPa, mostrado na Fig. P6.123, está ligado a uma turbina que esgota a um tanque inicialmente vazio fechado de 50 m³. a turbina opera a uma pressão do tanque de 0,5 MPa, no ponto em que a temperatura é de 250 K. Assumindo que todo o processo é adiabático, determinar o trabalho da turbina. CV. Turbina & tanque ⇒processo Transient
Nós poderíamos com boa precisão ter resolvido usando gás ideal e Tabela A.5
6,124 Um tanque rígida 750-G, mostrado na Fig. P6.124, inicialmente contém água a 250 ° C, 50% vapor de líquido e 50%, em volume. Uma válvula no fundo do tanque é aberta, e o líquido é retirado lentamente. A transferência de calor ocorre de tal forma que a temperatura permanece constante. Localizar a quantidade de transferência de calor necessária para o Estado onde metade da massa inicial é retirada. CV. Navio
Equação de energia agora dá a transferência de calor como
6.125 Considere o problema anterior, mas deixa a linha e válvula de ser localizado no topo do tanque. Agora vapor saturado é retirado lentamente, enquanto a transferência de calor mantém a temperatura constante no interior. Localizar a transferência de calor necessária para alcançar um estado onde a metade da massa original é retirado.
Equação de energia agora dá a transferência de calor como
6.126Um recipiente isolado 2-m³, mostrado na Fig. P6.126, contém vapor vapor saturado em 4 MPa. Uma válvula na parte superior do tanque é aberta, e o vapor é permitido escapar. Durante o processo de qualquer líquido formado é recolhido parte inferior do recipiente, de modo que única saturada saídas de vapor. Calcule a massa total que escapou quando a pressão no interior atinge um MPa.
6.127 Um cilindro de altura 2 m tem um pequeno orifício na parte inferior. Ela está cheia de água líquida 1m de altura, no topo do qual é de 1 m de coluna alta de ar à pressão atmosférica de 100 kPa. À medida que a água líquida perto do buraco tem uma maior P de 100 kPa que se esgote. Suponha que um processo lento com T. constante Será que o fluxo cada vez parar? Quando? Para o PV ar = MRT e a altura total é H = 2 m
Coloque em números e resolver eq quadrática.
REVISÃO PROBLEMAS 128-141 6,128 Um tubo de raio R tem um fluxo totalmente desenvolvido laminar de ar em Pó, para com um perfil de velocidade como: V , onde Vc é a velocidade na linha de centro e r seja o raio como mostrado na Fig. P6.128. Encontre a taxa de fluxo de massa total ea velocidade média tanto como funções de Vc e R.
Uma vez que a velocidade é distribuído precisamos integrar através da área. De Eq.6.2
em que W é a profundidade. Substituindo a velocidade chegarmos
6.129 Vapor a 3 MPa, 400 ° C, entra uma turbina com uma taxa de volume de fluxo de 5 m³ / s. Uma extração de 15% da massa de entrada saídas de vazão em 600 kPa, 200 ° C. O restante sai da turbina a 20 kPa, com uma qualidade de 90%, e uma velocidade de 20 m / s. Determinar a taxa de fluxo de volume do fluxo de extracção e o diâmetro do tubo de saída final.
6.130 Em uma fábrica de vidro uma grande folha de vidro de 2 m a 1500 K sai dos rolos finais que fixam a espessura a 5 mm, com uma velocidade de 0,5 m / s. Arrefecimento em ar a quantidade de 20 kg / s vem em 17 ° C a partir de uma fenda de 2 m de largura e corre paralela ao vidro. Suponha que esta configuração é muito longo para que o vidro e ar chega a quase a mesma temperatura (um permutador de calor co-fluxo) o que é a temperatura de saída?
Nós poderíamos usar a tabela A.7.1 para o ar, mas então será tentativa e erro
6,131 Assumir uma configuração similar para o problema anterior, mas os fluxos de ar na direcção oposta do vidro, no qual se trata o vidro passa para fora. Quanto ao fluxo de ar 17 ° C é necessária para arrefecer o vidro a 450 K assumindo que o ar deve ser de pelo menos 120 K mais frio do que o vidro em qualquer local?
Vamos verificar o limite e uma vez que T é alta utilização tabela A.7.1 para o ar.
6,132 Dois kg de água a 500 kPa, 20oC é aquecida num processo de pressão constante a 1700oC. Encontre a melhor estimativa para a transferência de calor. solução: CV. Esquentador; steady state 1 de entrada e saída, ne nhum termo trabalho, não ΔKE, ΔPE.
mesas de vapor só vão até 1300 ° C então use um estado intermediário em pressão mais baixa (mais próximo de gás ideal) hx (1300 ° C, 10 kPa) da Tabela B.1.3 e tabela A.8 para o alto mudança T ôH de 1300 ° C a 1700°C.
6,133 A 500-G tanque isolado contém ar, a 40 ° C, 2 MPa. Uma válvula no tanque é aberta, e o ar escapa até metade do volume original for ido, no ponto em que a válvula está fechada. O que é a pressão no interior, então?
Substitua calor específico constante da tabela A.5 e avaliar a entalpia saída como a média entre os valores finais início e
6,134 Três ar flui toda a 200 kPa são ligados à mesma conduta de saída e misturar sem transferência de calor externo. Fluir um tem um kg / s em 400 K, o fluxo dois tem 3 kg / s em 290 K e de fluxo de três tem 2 kg / s em 700 K. Negligência energias cinéticas e encontrar a taxa de fluxo de volume no fluxo de saída.
6.135 Considere a usina, conforme descrito no Problema 6.106. a. Determinar a temperatura da água à saída da pressão intermédia aquecedor, T13, assumindo que não há transferência de calor para o ambiente. b. Determine o trabalho da bomba, entre os estados de 13 e 16. a) Aquecedor de pressão intermédia
b) A bomba de alta pressão
6,136 Considere o motor como descrito no Problema 6.106. a. Encontrar o poder removido no condensador pela água de arrefecimento (não mostrado). b. Encontre o poder à bomba de condensados. c. Faça o saldo termos de energia para o aquecedor de baixa pressão ou há uma a transferência de calor não mostrado? a) Condensador:
b) A bomba de condensado
c) aquecedor de baixa pressão Suponha nenhuma transferência de calor
Um ligeiro desequilíbrio, mas OK.
6.137 Um 1-m³, 40 Kg tanque de aço rígida contém ar a 500 kPa, e ambos tanque e ar são a 20 ° C. O reservatório está ligado a uma linha de corrente de ar a 2 MPa, 20 ° C. A válvula é aberta, permitindo que o ar flua para dentro do tanque até a pressão atingir 1,5 MPa e é, então, fechada. Assuma que o ar do tanque e são sempre à mesma temperatura e a temperatura final é de 35 ° C. Encontre a massa de ar final ea transferência de calor. solução: Controle de volume: Air eo tanque de aço.
A equação da energia dá agora
6,138 Um motor de vapor com base em uma turbina é apresentado na Fig. P6.138. A caldeira tem um volume de 100 L e contém inicialmente líquido saturado com uma muito pequena quantidade de vapor a 100 kPa. O calor é agora acrescentada pelo queimador, eo regulador de pressão não é aberto antes da pressão da caldeira atinge 700 kPa, que mantém constante. O vapor saturado entra na turbina a 700 kPa e é descarregado para a atmosfera como vapor saturado a 100 kPa. O gravador está desligado quando não há mais líquido está presente na caldeira. Encontre o trabalho total da turbina e da transferência de calor total para a caldeira para este processo. solução: CV. Caldeira. A transferência de calor, sem trabalho e fluir para fora.
CV. Turbina, em estado estacionário, estado de entrada é de caldeira estado de saída.
6,139 Um de mola pistão / cilindro isolado, mostrado na Fig. P6.139, está ligado a uma linha de ar corrente de ar a 600 kPa, a 700 K por uma válvula. Inicialmente, o cilindro está vazio e a força de mola é zero. A válvula é então aberto até que a pressão do cilindro chega a 300 kPa. Observando que u2 = Uline + CV (T2 - tline) e hline - Uline = RTline encontrar uma expressão para T2 em função da P2, Po, tline. Com P = 100 kPa, encontrar T2. solução: CV. Ar no cilindro, isolado de modo 1Q2 = 0
Use calor específico constante na equação de energia
6.140 Um pistão / cilindro carregado em massa, mostrado na Fig. P6.140, contendo ar é a 300 kPa, 17 ° C, com um volume de 0,25 m³, enquanto ao pára V = 1 m³. Uma linha de ar, 500 kPa, 600 K, está ligada por uma válvula que é então aberto, até uma pressão no interior final de 400 kPa é atingido, em cujo ponto T = 350 K. O a massa de ar que entra, o trabalho, e calor transferência.
Nós também poderia ter usado o A.7.1 mesas de ar para o u de e oi.
6,141 Um tanque de armazenamento de 2 m³ contém 95% de líquido e de vapor de 5% em volume de gás natural liquefeito (GNL) a 160 K, como mostrado na Fig. P6.62. Pode supor-se que o GNL tem as mesmas propriedades que o metano puro. O calor é transferido para o tanque de água e vapor saturado a 160 K flui para um aquecedor de escoamento constante que deixa a 300 K. O processo continua até que todo o líquido no tanque de armazenamento é ido. Calcula-se a quantidade total de transferência de calor para o tanque e a quantidade total de calor transferida para o aquecedor.
PROBLEMAS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR 6,142 A água líquida a 80 ° C flui com 0,2 kg / s dentro de um duto quadrado, laterais 2 centímetros isolados com uma camada de 1 cm de espessura de espuma de k = 0,1 W / m K. Se a superfície de espuma exterior é a 25oC quanto caiu a temperatura da água para 10 m de comprimento de conduta? Negligenciar o material do duto e quaisquer efeitos de canto (A = 4SL).
6,143 Saturada de dióxido de carbono líquido a 2500 kPa fluxos a 2 kg / s no interior de um tubo exterior de aço 10 cm de diâmetro e no exterior do tubo é um fluxo de ar a 22 ° C, com um coeficiente de convecção de h = 150 W / m2 K. A negligência em qualquer AT o aço e qualquer dentro de convecção h e encontrar o comprimento da tubulação necessária para que o dióxido de carbono para vapor saturado. solução: Energia Eq. água:
A energia é transferida por transferência de calor assim Equiparar as duas expressões para a transferência de calor e resolver para o comprimento L
