Traducao Livro 6 Termo

8/15/2019 Traducao Livro 6 Termo

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CAPÍTULO 6 – TERMODINÂMICA

CONTEÚDOSNo Texto conceito questiona a-kConcept-Estudo problemas Guia de 1 a 10Equação de continuidade e de fluxo de taxas de 11-19Fluxo 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 68-75Fluxo múltiplo, processos de dispositivo único

Turbinas, compressores, expansores de 76-82

Trocadores de calor 83-92

Processos de mistura 93-101Vários dispositivos, ciclo processo 102-110Processos transitórios 111-127Revisão Problemas 128-141Transferência de Calor Problemas 142-145

NO TEXTO CONCEITO QUESTIONA A-K

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 àmedida 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 massano, assim como quando você entra em um ônibus (que não ajuda que você corre paralelo com o lado do ônibus).

6.b Pode um dispositivo de estado estacionário tem trabalho fronteira?No. Qualquer alteração no tamanho dovolume de controlo exigiria qualquer uma alteração na massa dentro ou mudança de estado no interior, nenhumdos 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 serigual 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 apartir da entrada para a saída.

A taxa de volume de fluxo está relacionada com a taxa de fluxo de massa quantoV. = v m.por isso pode variar se as mudanças de estado (então v Alterações) para uma taxa de fluxo de massa constante. Istotambém significa que a velocidade pode alterar (influenciada pela área como V. = VA) e o fluxo pode experimentaruma aceleração (como num bocal) ou uma desaceleração (como em um difusor).


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6.d Em um sistema de fluxo de vários dispositivos, eu quero determinar uma propriedade do Estado. Onde eudeveria estar procurando por informações em montante ou a jusante?Geralmente fluxo é afetado mais pelo que aconteceu com ele, que está a montante do que o que está na frentedele. Somente as informações de pressão pode viajar rio acima e dão origem a acelerações (bocal) oudesacelerações (fluxo tipo estagnação). A transferência de calor que pode aquecer ou resfriar um fluxo não podeviajar muito rápido e é facilmente dominado pela convecção. Se a velocidade de escoamento exceder a velocidadedo som, mesmo a informação sobre a pressão não pode viajar a montante.

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. Quantomaior for a pressão empurra mais difícil do que a pressão mais baixa para que haja uma força resultante sobrequalquer elemento de massa para acelerar este processo.

6.f 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 daqueda de pressão gera energia cinética, que este facto não ter lugar no processo de acelerador. A queda de pressãono regulador de pressão é devido a uma limitação do fluxo e representa uma perda.

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 líquidosaturado, a uma pressão mais baixa com a mesma h dá um estado de duas fases de modo que parte do líquido sevaporize e torna-se mais frio.

Se o mesmo processo acontece em um gás ideal, em seguida, dá mesmo h à mesma temperatura (ha função únicade T) a uma pressão inferior.

6.h Uma turbina na parte inferior de uma barragem tem um fluxo de água em estado líquido através dele. Como issose produzir energia? Quais os termos na equação de energia são importantes se o CV é apenas a turbina? Se o CV é aturbina 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 umbocal 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 baixapressão 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 fluxotermos 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.


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6.i Se você comprimir o ar a temperatura sobe, por quê? Quando o ar quente, alto P flui em tubos longos queeventualmente 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 suaenergia e, consequentemente, a temperatura sobe. Se ele flui em quase P constante e esfria seus aumentos dedensidade (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 temfluxos 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 mesmasubstância. Você também pode permitir que ele se você quer definitivamente a mistura de saída, como a água deuma 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 arcondicionado set-up.Em outros casos, é diferentes substâncias que fluem com diferentes pressões, com um fluxo de aquecimento ouarrefecimento do outro fluxo. Isto poderia ser gases de combustão quentes de aquecimento de um fluxo de água ouum 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 etorna-se contaminado. Mesmo quando os dois fluxos tem a mesma substância pode ser uma razão para mantê-las apressões 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. Assumindoque a transferência de calor não é a temperatura final maior, igual ou menor do que 20 ° C? O último t depender dotamanho do cilindro? Este é um problema passageiro com nenhuma transferência de calor e nenhum trabalho. As equações de equilíbriopara o tanque como C.V. tornar-seContinuidade Eq .: m2 - 0 = miEnergia Eq .: m2u2 - 0 = mihi + Q - W = mihi + 0-0Estado final: u2 = oi = ui + Pivi & P2 = PiO T2> Ti e não depender de V


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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 vezque está a ser empurrada para trás mais do que isso, em frente do mesmo. Isto também significa que uma pressãomais alta na frente pode desacelerar o fluxo a uma velocidade inferior, o qual acontece a uma estagnação de umaparede.

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 supersóniconenhuma informação pode viajar a montante. A informação sobre a temperatura viaja por condução e até mesmopequenas velocidades domina a condução com a convecção de energia assim que a temperatura em umdeterminado 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. Apressão pode ser controlada pela instalação de uma bomba ou compressor, se você quiser aumentá-lo ou utilizaruma turbina, eo bocal ou válvula através da qual o pressão diminuirá. A temperatura pode ser controlada poraquecimento 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 umaturbina, o estado de saída é o mesmo para ambos os casos. O que você pode dizer sobre o trabalho turbinaespecífica 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 energiacinética 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 mesmomontante 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 ummotor diesel, em um navio etc. são muitas vezes isoladas. É que, para reduzir a perda de calor ou há outrafinalidade?Você definitivamente quer isolar tubos que transportam vapor quente da caldeira para as turbinas em uma usina deenergia e tubulações que flui água quente a partir de um local para outro. Mesmo que a energia do fluxo éindesejado os tubos devem ser isolados para a segurança. Qualquer lugar que as pessoas podiam tocar umasuperfície quente há o risco de uma queimadura e que deve ser evitado.

Tubos para o aquecimento urbano com água quente.


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6.6 Um moinho de vento leva uma fração da energia cinética do vento como energia em um eixo. De que forma éque a velocidade do vento e temperatura influenciam o poder? Dica: escrever o poder como vezes a taxa de fluxo demassa 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 avelocidade de temperatura e água influenciar o poder? Dica: escrever o poder como vezes a taxa de fluxo de massade trabalho específico.O trabalho como uma fracção f do fluxo de energia cinética torna-se

de modo que a potência éproporcional ao cubo davelocidade. A temperatura

entra através da densidade,assim que a água éassumindo densidadeincompressível é constante ea energia não varia com atemperatura.

Uma fazenda de maré subaquático proposta turbina fluxo. Cada turbina é de 1 MW, com um diâmetro de 11,5 mmontado no fundo do mar.

6.8 Uma turbina de água líquida na parte inferior de uma barragem requer energia como energia num veio. Cujotermo (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 éexecutado através de passagens de lâmina como uma hélice mostrado abaixo à esquerda. Neste caso, a alta pressãode 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 apressão cai. Os impactos elevados de fluxo de energia cinética de um conjunto de lâminas ou baldes de giro econverte a energia cinética para ligar o eixo de modo que o fluxo deixa a baixa pressão e baixa velocidade.


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Uma turbina Pelton de cima e inserir na esquerda. Uma turbina de tipo lâmina para a esquerda. A taxa de queda depressão 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 nessecaso? 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 balãocresce, há um limite de trabalho realizado pelo gás no interior e um menor trabalho limite a partir do exterior dobalão 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 éarmazenado, 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 oupara baixo como o gás é adicionado ou subtraído do tanque de manutenção de 110 kPa, 290 K dentro. Um pipelinede 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 estetrabalho 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 fluxovolumétrica 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?


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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 deentrada é reduzido para 2 kg / min. Traça-se a massa de água na banheira em função do tempo e determinar otempo 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


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6.14 Saturada de vapor de R-134a sai do evaporador em um sistema de bomba de calor a 10 ° C, com um caudalmássico constante de 0,1 kg / s. O que é o tubo de menor diâmetro que pode ser utilizado neste local se a velocidadedo refrigerante não for superior a 7 m / s?solução:Caudal mássico Eq.6.3: m. = V / v = AV / vSair 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 ofluxo de tal modo que o estado de saída é de 450 ° C com uma pressão de 4,5 MPa. Determinar a área de fluxomínimo 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


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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, umaválvula 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 devolume de saída em m³ / s?solução:


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FLUXO ÚNICO, PROCESSOS DE DISPOSITIVO ÚNICOBOCAIS, 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.


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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°Ce 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


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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 500m / 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, comuma velocidade baixa e à taxa constante de 0,01 kg / s. As saídas de amônia em 300 kPa, com uma velocidade de 450m / 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 decalor.


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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 pressãoé 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 ° Clíquido sai de um orifício de diâmetro de 1 cm. Negligenciar quaisquer mudanças na energia interna e encontrar avelocidade de saída e taxa de fluxo de massa.solução:


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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. Aentrada de área em corte transversal do difusor é de 100 mm2. À saída, a área é 860 mm2, e a velocidade de saída éde 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 desaída é de 25 m / s. Determinar se a temperatura de saída do gás é de árgon, hélio ou azoto.


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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% daárea 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.


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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 modoTabela B.5.1: h = hf = 241,79 kJ / kgÀ 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 émuito maior do que o tubo de entrada que as velocidades de entrada e de saída são iguais. Localizar a temperaturade 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. Aenergia cinética do fluxo de entrada e de saída é a mesma. O que é a temperatura de saída?Fluxo de aceleração constante


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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 cinéticaou potencial.

6.36 O dióxido de carbono é estrangulado a partir de 20 ° C, 2 MPa a 800 kPa. Encontre o comportamento datemperatura 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


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6.37 A água líquida a 180 ° C, 2000 kPa é estrangulado para uma câmara de evaporador intermitente de ter umapressão de 500 kPa. Negligenciar qualquer mudança na energia cinética. O que é a fracção de líquido e de vapor nacâmara de?solução:

6.38 R-134a é estrangulado numa linha de fluxo a 25 ° C, 750 kPa, com energia cinética insignificante a uma pressãode 165 kPa. Localizar a temperatura de saída e a relação entre o diâmetro do tubo de saída para que o tubo deentrada (Dex / Din) para a velocidade permanece constante.


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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 atemperatura em que deixa a válvula assumindo que não há mudanças na energia cinética e não de transferência decalor?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 de100 kPa, 150°C e muito baixa velocidade. Encontre o trabalho específico e da energia produzida.solução:


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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. Qualé 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 100kPa, 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 umdia com 20 ° C ea velocidade do vento de 30 km / h. Que poder é produzido?


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6.44 Hoover Dam outro lado do Rio Colorado barragens até Lake Mead 200 m mais alto que o rio a jusante. Osgeradores 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 Khélio e deixa a 250 kPa, 300 K. A potência no eixo é medido a 55 kW. Encontre a taxa de transferência de calornegligenciando energias cinéticas.solução:CV. Expander. operação constante


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6.46 Uma pequena turbina, mostrado na Fig. P 6,46, é operado em carga parcial por um estrangulamento 0,25 kg / sde 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 10kPa. 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, emseguida, reduz a

6.47 Uma turbina pequena, de alta velocidade operando com ar comprimido produz uma potência de 100 W. Oestado de entrada é de 400 kPa, 50 ° C, e o estado de saída é de 150 kPa, de -30 ° C. Assumindo que as velocidades aser 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. Energiascinéticas negligência e encontrar o trabalho específico.CV. Compressor, o estado estacionário, de entrada único e fluxo de saída. Para este dispositivo também assumimosnenhuma transferência de calor e Zi = Ze


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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 perdade 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.


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6.52 O compressor de uma turbina a gás de grandes recebe o ar do ambiente a 95 kPa, 20 ° C, com uma velocidadebaixa. Na descarga do compressor, o ar sai a 1,52 MPa, 430 ° C, com uma velocidade de 90 m / s. A entrada deenergia 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 demassa 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 devapor saturado a 150 kPa e uma pressão de 800 kPa. À saída, a temperatura é medida como sendo 100 ° C e a taxade 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.


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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 pressãoconstante, que sai a 300 K. O trabalho do compressor específica e a transferência de calor específica no refrigerador.soluçãoCV. compressor de ar q = 0

6.55 Um ventilador de exaustão num edifício deve ser capaz de mover o ar 2,5 kg / s a 98 kPa, 20 ° C por meio de umdiâmetro de 0,4 m orifício de ventilação. Qual a velocidade que deve gerar e quanta energia é necessária para fazerisso?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)


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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 umavelocidade de 1,5 m / s. O que são a taxa de fluxo de massa (kg / s), a velocidade de entrada ea taxa de fluxo devolume de saída em m³ / s?solução:

6.57 Um compressor em um ar-condicionado recebe vapor saturado R-410a a 400 kPa e traz para 1,8 MPa, 60oC emuma compressão adiabática. Encontre a taxa de fluxo para um trabalho compressor de 2 kW?CV. Compressor. Suponha energias cinéticas adiabáticos e negligência.


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AQUECEDORES, RESFRIADORES DE 58-67

6.58 O dióxido de carbono entra um estado estacionário, aquecedor de fluxo constante a 300 kPa, 300 K, e sai a 275kPa, de 1500 K, como mostrado na Fig. P6.58. Alterações em energia cinética e potencial são insignificantes. Calcula-se 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 condensador (mais frio) recebe 0,05 kg / s R-410a a 2000 kPa, 60oC e 15oC arrefece-lo para. Assuma aspropriedades de saída são como por saturada mesmo T. capacidade de refrigeração líquida que (kW) o condensadordeve 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


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6.60 Saturado de azoto líquido a 600 kPa entra numa caldeira com um caudal de 0,005 kg / s e saídas como vaporsaturado. Em seguida, flui para um super aquecedor também a 600 kPa de onde sai a 600 kPa, 280 K. Localizar a taxade transferência de calor na caldeira e o super aquecedor.CV: caldeira de entrada constante única e fluxo de saída, negligência KE, energias PE em fluxoContinuidade 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 10oCambos 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.


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6.62 Um resfriador resfria a água líquida para fins de ar condicionado. Suponha água 2,5 kg / s a 20 ° C, 100 kPa éarrefecida 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 epotencial e nenhum termo trabalho.

Tratamento alternativo desde propriedade fase única e pequena ATSe 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 ésupercrítico por isso não ocorrer condensação. A entrada é a 200 ° C e à saída é a 40°C. Encontre a transferência decalor específica.CV. Resfriador. Fluxo único estado estacionário com a transferência de calor. Negligência mudanças na energiacinética e potencial e nenhum termo trabalho.


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6.64 Um fluxo de glicerina líquido flui em torno de um motor, resfriando-o à medida que absorve energia. A glicerinaentra no motor a 60°C e recebe 19 kW de transferência de calor. Qual é a taxa de fluxo de massa necessária se aglicerina 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 umataxa 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.


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6.66 Em uma caldeira você vaporizar um pouco de água líquida a 100 kPa com um caudal de 1 m / s. Qual é avelocidade 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 força (ΔPA) para uma grande queda depressão 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 oazoto. Se a linha de retorno tem uma área de corte transversal 100 vezes maior do que a linha de entrada que é arazão entre a velocidade de retorno à velocidade de entrada?

C.V linha com nitrogênio. Nenhuma mudança de energia cinética ou potenciais


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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. Nopiso superior, a pressão é de 125 kPa e a perda de calor no tubo é de 110 kJ / kg. Qual deve ser a temperatura deentrada 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 jusanteda cachoeira. Quão rápido foi o lançamento de água pouco antes de ela espirrou para dentro da piscina na parteinferior 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 mEstado 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 parafora 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 aunidade 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.


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6.71 Considere-se uma bomba de água que recebe a água líquida a 15 ° C, 100 kPa e entrega-lo para um mesmodiâmetro 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 ataxa 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 umsuprimento 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


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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 bombae do rio, onde a água corre em um canal aberto. Suponha que o processo é adiabático e que a água permanece a10°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 dochão. Suponha uma taxa de fluxo de 10 kg / s de água líquida a 10oC e negligência qualquer diferença na energiacinética 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:


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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 detransferência de calor. O que é o mínimo necessário taxa de fluxo de massa que vai assegurar que a água nãocongela (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 outrofluxo 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 apotência total para fora da turbina adiabatic.


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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 saídaé a 1000 kPa, 60oC, como mostrado na Fig. P6.77. Assumir que é adiabático, negligência energias cinéticas eencontrar a entrada de energia necessária.CV. Todo compressor estável, 2 entradas, 1 saída, nenhuma transferência de calor Q. = 06,76Uma 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 totalde 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 defluxo 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 a100 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.


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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 desaída 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 processoindustrial. 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 dealta 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


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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 energiaé medido para ser de 3 kW. O compressor tem a transferência de calor para o ar a 100 kPa chegando a 20 ° C edeixando 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 umfluxo 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 noponto 2. Um único saídas de fluxo no ponto 3 com 150 kPa, 80 qualidade%, através de um tubo de escape de 0,15 mde 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)


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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 líquidosaturado a 10 kPa, tal como mostrado na Fig. P6.84. O arrefecimento é realizado por lago de água a 20 ° C queretorna 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 fluipara 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.)


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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, emambos 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 devapor saturado, encontrar a razão das taxas de fluxo m.H2O / m.airCV. Trocador de calor, constante fluxo de uma entrada e uma saída para o ar ea água cada. Os dois fluxos de trocarenergia 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 100kPa, 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 longodo dispositivo. Nenhuma transferência de calor externo e nenhum trabalho.


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6,87 Um radiador automóvel tem glicerina a 95°C entrar e regresso a 55 ° C como mostrado na Fig. P6.87. O ar fluiem 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 taxade 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 - étudo 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 arquente, a 1200 K flui no exterior do tubo de vapor em sentido contrário, como a água, que é um contador que flui dopermutador de calor. Encontre o menor caudal mássico possível do ar assim que a temperatura de saída de ar émaior do que 20 ° C a temperatura da água de entrada (para que ele possa aquecê-lo).


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CV. Superheater. O estado de equilíbrio sem Q. externo ou qualquer W. os dois fluxos de trocas de energia dentro dacaixa. 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 numaconduta. Localizar a transferência total de calor no refrigerador e a temperatura na conduta de fluxo.


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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 quentesanitária. 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 epara 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


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6,91 Um trocador de calor dois fluido tem 2 kg / s amoníaco líquido a 20oC, 1003 kPa entrar no estado 3 e saindo emestado 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. Esboçara 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


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6,92 Um fio de cobre tem sido tratado termicamente a 1000 K e agora é puxado para dentro de uma câmara dearrefecimento 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 move0,25 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.


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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 dosegundo fluxo de modo que o amoníaco de saída está saturado de vapor a 1000 kPa.


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6.95 Um aquecedor de água de alimentação aberta em um motor aquece a água 4 kg / s em 45 ° C, 100 kPa pormisturando-o com vapor a partir da turbina a 100 kPa, 250oC. Suponha que o fluxo de saída élíquido 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 quedeve 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.


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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 calorexterno. 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 umpouco de ar ingestão ignora a câmara de combustão. Suponha 2 kg / s de ar quente a 2000 K, 500 kPa é misturadocom 1,5 kg / s de ar 500 K, 500 Pa sem qualquer transferência de calor externo. Encontre a temperatura de saídausando valores a partir da Tabela A.7.

Usando A.7 olhamos para cima o h em estados 1 e 2 para calcular h3

. .Agora podemos backinterpolate para encontrar a que temperatura é que temos que h

Este procedimento é o mais preciso.

mistura secção


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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°Cse 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 paraalgumas 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 saire 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 = 0,92e 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 ogerador de vapor. Determinar a velocidade em estado 5 e a saída de potência da turbina.

Turbine A5 =


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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 dearrefecimento vem a partir de um lago, a 15 ° C e é retornado a 25 ° C. Determinar a taxa de transferência de calorno 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 detransferência de calor no economizador, que é uma temperatura baixa trocador de calor. Encontrar também a taxade transferência de calor necessária no gerador de vapor.


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6,106 Um diagrama de fluxo um tanto simplificada de uma central eléctrica nuclear mostrado na Fig. 1.4 é dada naFig. P6.106. Taxas de fluxo de massa e os vários estados do ciclo são mostrado na tabela a seguir. O ciclo inclui umasérie de aquecedores em qual o calor é transferido do vapor retirado da turbina a alguns pressão intermédia, a águano estado líquido bombeado a partir do condensador sobre a sua maneira de o tambor de vapor. O permutador decalor 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 qualidadeb. 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


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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 / scom 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° nocondensador e a transferência de calor para o R-410a no evaporador.


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6,109 Um motor a jato moderno tem uma temperatura após a combustão de cerca de 1500 K a 3200 kPa, uma vezque entra no setion turbina, ver o estado 3 da Fig. P.6.109. A entrada do compressor é 80 kPa, 260 K estado 1 eoutlet 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 eestado de saída do bocal 5 a 80 kPa, 640 K. Negligência qualquer transferência de calor e energia cinéticanegligência, excepto para fora do bocal. Encontrar o compressor e turbina específica termos de trabalho e avelocidade 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, comomostrado na Fig. P6.110. A água de alta pressão a 1,5 MPa, 180 ° C, é estrangulado para uma câmara de evaporadorintermitente, que forma líquida e de vapor, a uma menor pressão de 400 kPa. O líquido é rejeitado enquanto ovapor saturado a alimenta turbina e sai a 10 kPa, de qualidade de 90%. Se a turbina deve produzir 1 MW, encontrar ataxa de fluxo de massa necessária de água quente geotérmica em quilogramas por hora.Separação de fases em flash-evaporadorh constante no fluxo da válvula de modo


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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 tdepender do tamanho do cilindro?Este é um problema passageiro com nenhuma transferência de calor e nenhum trabalho. O equilíbrio equações parao 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. Otanque é então colocada em armazenamento onde acaba por regressar até à temperatura ambiente. Qual é apressão 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 deuma linha com vapor saturado a 25 ° C. Para acabar com a quantidade desejada nós arrefecer a lata enquanto nóspreenchê-lo em um processo lento manter a lata e conteúdo em 30 ° C. Localizar a pressão final de alcançar antes defechar a válvula e o calor transferir?


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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 eé 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).


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6.115 Um recipiente vazio inicialmente de 0,2 m³ de volume está cheio com dióxido de carbono a partir de um linhaem 800 kPa, 400 K. Suponha que o processo é executado até que ele pare por si só e é adiabatico. Use a capacidadede 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. Assumimosnenhuma transferência de calor e que a garrafa é fechada quando a pressão alcançar a pressão da linha. Se a massafinal é 0,75 kg encontrar a temperatura final e o volume da garrafa.CV. Garrafa, processo transitório sem transferência de calor ou de trabalho.


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6,118 Um tanque 1-m³ contém amónia a 150 kPa, a 25 ° C. O reservatório está ligado a uma linha de fluindo amóniaa 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 volumea 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 parauma linha de fornecimento de ar corrente de ar a 20 ° C, 800 kPa. A válvula é aberta, e o ar flui para dentro dotanque até a pressão atingir 600 kPa.Determine final temperatura e do volume dentro do tanque, assumindo que oprocesso é adiabático. Desenvolver uma expressão para a relação entre a temperatura e a última linha temperaturausando calores específicos constantes.

Assumindo calor específico constante,


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6.120 Um tanque de 200 litros inicialmente contém água a 100 kPa e uma qualidade de 1%. O calor é transferidopara a água aumentando assim a sua pressão e temperatura. A uma pressão de 2 MPa uma válvula de segurançaabre e vapor saturado a 2 MPa flui para fora. O processo continua, a manutenção de 2 MPa no interior até que aqualidade 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 aindaestá em 300 K como um grande balão que eu recebo? Assumir a pressão no balão varia linearmente com o volumede 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.


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Observação: O processo é transitória, mas você só vê a massa de fluxo se você selecionar o tanque ou o balão comoum controle de volume. Essa análise leva a mais termos que devem ser elliminated entre o volume de controle dotanque 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 R-134a a 0 ° C. O recheio é feito rapidamente por isso é adiabático. Como muito massa de R-134a está lá depois deencher? A vasilha é colocada sobre um dispositivo de armazenamento prateleira onde se aquece lentamente até àtemperatura 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 quea 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


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6,124 Um tanque rígida 750-G, mostrado na Fig. P6.124, inicialmente contém água a 250 ° C, 50% vapor de líquido e50%, em volume. Uma válvula no fundo do tanque é aberta, e o líquido é retirado lentamente. A transferência decalor ocorre de tal forma que a temperatura permanece constante. Localizar a quantidade de transferência de calornecessária 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 vaporsaturado 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.


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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 naparte superior do tanque é aberta, e o vapor é permitido escapar. Durante o processo de qualquer líquido formado érecolhido parte inferior do recipiente, de modo que única saturada saídas de vapor. Calcule a massa total queescapou 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 dealtura, no topo do qual é de 1 m de coluna alta de ar à pressão atmosférica de 100 kPa. À medida que a água líquidaperto do buraco tem uma maior P de 100 kPa que se esgote. Suponha que um processo lento com T. constante Seráque o fluxo cada vez parar? Quando?

Para o PV ar = MRT e a altura total é H = 2 m


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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 comomostrado 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


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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 de90%, e uma velocidade de 20 m / s. Determinar a taxa de fluxo de volume do fluxo de extracção e o diâmetro dotubo 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 espessuraa 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 deuma fenda de 2 m de largura e corre paralela ao vidro. Suponha que esta configuração é muito longo para que ovidro 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


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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 Kassumindo 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, nenhum 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 gásideal) 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 metadedo volume original for ido, no ponto em que a válvula está fechada. O que é a pressão no interior, então?


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Substitua calor específico constante da tabela A.5 e avaliar a entalpia saída como a média entre os valores finaisinício e

6,134 Três ar flui toda a 200 kPa são ligados à mesma conduta de saída e misturar sem transferência de calorexterno. 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.


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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 hátransferência 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 nãomostrado?a) Condensador:

b) A bomba de condensado

c) aquecedor de baixa pressão Suponha nenhuma transferência de calor

Um ligeiro desequilíbrio, mas OK.


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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 reservatórioestá ligado a uma linha de corrente de ar a 2 MPa, 20 ° C. A válvula é aberta, permitindo que o ar flua para dentro dotanque até a pressão atingir 1,5 MPa e é, então, fechada. Assuma que o ar do tanque e são sempre à mesmatemperatura 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 100L e contém inicialmente líquido saturado com uma muito pequena quantidade de vapor a 100 kPa. O calor é agoraacrescentada 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 vaporsaturado a 100 kPa. O gravador está desligado quando não há mais líquido está presente na caldeira. Encontre otrabalho 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.


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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 a600 kPa, a 700 K por uma válvula. Inicialmente, o cilindro está vazio e a força de mola é zero. A válvula é entãoaberto 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


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6.140 Um pistão / cilindro carregado em massa, mostrado na Fig. P6.140, contendo ar é a 300 kPa, 17 ° C, com umvolume de 0,25 m³, enquanto ao pára V = 1 m³. Uma linha de ar, 500 kPa, 600 K, está ligada por uma válvula que éentão aberto, até uma pressão no interior final de 400 kPa é atingido, em cujo ponto T = 350 K. O a massa de ar queentra, 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 naturalliquefeito (GNL) a 160 K, como mostrado na Fig. P6.62. Pode supor-se que o GNL tem as mesmas propriedades que ometano puro. O calor é transferido para o tanque de água e vapor saturado a 160 K flui para um aquecedor deescoamento constante que deixa a 300 K. O processo continua até que todo o líquido no tanque de armazenamentoé ido. Calcula-se a quantidade total de transferência de calor para o tanque e a quantidade total de calor transferidapara o aquecedor.


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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 comuma camada de 1 cm de espessura de espuma de k = 0,1 W / m K. Se a superfície de espuma exterior é a 25oCquanto caiu a temperatura da água para 10 m de comprimento de conduta? Negligenciar o material do duto equaisquer 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 10cm 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 tubulaçãonecessária 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


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6,144 Um trocador de calor contra-fluxo conserva energia por aquecimento de ar fresco fora frio a 10°C com o gásde combustão de saída (ar) a 100°C. Assumem ambos os fluxos são 1 kg / s e a diferença de temperatura entre osfluxos em qualquer ponto é 50°C. O que é a temperatura de entrada de ar fresco, após o permutador de calor? Oque é o coeficiente de transferência equivalente (single) de calor por convecção entre os fluxos se a área deinterface é 2 m²?solução:O ar fresco exterior é aquecida até 50 ° C = T4 (100 - 50), a transferência de calor é necessária

Esta transferência de calor ocorre com uma diferença de temperatura de 50°C durante todo

Muitas vezes, os fluxos podem ser concêntricas como um menor tubulação dentro de um tubo maior.

6,145 Um caudal de 1000 K, 100 kPa de ar com 0,5 kg / s numa fornalha flui sobre uma placa de aço de temperaturada superfície de 400 K. O fluxo é tal que o coeficiente de transferência de calor por convecção é h = 125 W / m² K.

Quanto uma área de superfície é que o ar tem que fluir sobre a saia com uma temperatura de 800 K? Como cerca de600 K?Transferência de calor por convecção

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Traducao Livro 6 Termo