Lösningar - termodynamik

T-2. Blandningskammare, vatten
Givet: Blandningskammare; två inlopp, ett utlopp.
T 15 C, T 250 C, T 50 C, P P P 1.2 MPa;
1
2
3
1 2 3
T surr T0
20C
, m 1 2.4 kg/s , Q out 9.0 kW .
Sökt: (a) m 2 , (b)
X destroyed
Kontrollvolym runt blandningskammaren enligt figur. Ämnesdata ur Table A-4/5/6. Förutsätt
homogena förhållanden över in- och utlopp; stationära förhållanden; ändringar i potentiell och
kinetisk energi kan försummas.
(a) Massbalans: m
1 m
2 m
3. Energibalans:
Q
W
other Q
out m
ehe
m
ihi
m
3h3
m
2h2
m
1h1
m
1( h3
h1
) m
2(
h2
h3
)
Q
out m
1(
h3
h1
)
m
2
. Tillstånd 1 är komprimerad vätska, ty
h h
2 3
1 1.2
MPa Psat@15
C
P 1.7057 kPa , h h 62.982 kJ/kg .
1 f@15C
h 2 2935.6 kJ/kg (överhettad ånga, T 2 250C
Tsat@1.2MPa
187.96C
).
Tillstånd 3 är komprimerad vätska,
h h 209.34 kJ/kg .
3 f@50
C
Insättning ger
(b)
destroyed
m .1321 kg/s m
m
m
2.5321 kg/s .
2 0 3 1 2
X T S
; sträck ut kontrollytorna så att kontrollvolymen inkluderar
0
gen, tot
buffertzonerna, d.v.s. så att temperaturen på kontrollytor, utom vid in- och utlopp, är lika med
omgivningstemperaturen. På detta sätt fås processens totala entropigenerering, samtidigt blir
entropiflödet p.g.a. värmeutbytet enkelt att beräkna, S out, heat Q
out /Tsurr
.
S in S
out S
gen,tot S
CV 0 , d.v.s. S
gen, tot S
out S
in Q
out / T0
m
3s3
m
2s2
m
1s
1 .
s 1 sf@15
C 0.2245 kJ/(kg K) ; s 2 6.8313 kJ/(kg K) ; s 3 sf@50
C 0.7038 kJ/(kg K) .
T (20 273.15) K 293.15 K ger X (9.0 99.85) kW 108.85
kW .
0
destroyed
Svar: (a)
m 2 0.13 kg/s , (b) X destroyed 0.11 MW