A água que entra a
é aquecida a
no tubo de
DI a uma taxa de massa de
. A parte externa do tubo é coberta com um isolante e um elemento de aquecimento elétrico produz um calor uniforme fluxo de
sobre a superficie. Negligenciar qualquer efeito de entrada, determine; A potência de bombeamento necessária, se a bomba for
eficiente.
Passo 1
Vamos entender o que está acontecendo neste exercício. Temos água que entra em um tubo a
e é aquecida até
. O tubo tem um diâmetro interno de
e a água flui a uma taxa de massa de
. Além disso, há um elemento de aquecimento que fornece um fluxo de calor de
na superfície do tubo. Queremos descobrir qual é a potência necessária para a bomba, considerando que ela tem uma eficiência de
. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de termodinâmica, especialmente relacionados à transferência de calor e à potência hidráulica.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de energia que a água absorve ao ser aquecida. Essa energia está relacionada à mudança de temperatura da água e pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
-
é a taxa de transferência de calor ( ), -
é a taxa de fluxo de massa ( ), -
é a capacidade calorífica específica da água ( ), -
é a variação de temperatura ( ).
Para a água,
.
Passo 3
Agora, vamos calcular a variação de temperatura:
Passo 4
Substituindo os valores na fórmula de
:
Esta é a potência térmica necessária para aquecer a água. Porém, queremos encontrar a potência de bombeamento necessária.
A potência hidráulica da bomba (
) está relacionada à potência térmica e à eficiência da bomba (
) pela fórmula:
Onde
.
Resposta
Substituindo os valores na fórmula da potência de bombeamento:
Portanto, a potência de bombeamento necessária é de aproximadamente 2,5
.
Exercícios relacionados
Os calores padrões de combustão do etileno
, do etano
e do butano
valem, respectivamente, -1322 ,
. O calor padrão de hidrogenação de etileno a etano é igual a
. Determinar o calor da seguinte reação, a
e 1 bar:
Para as seguintes reações a
O calor de combustão da grafita é - e o do
é -
. Calcule o calor de formação do
(s) a
.
O calor de combustão da grafita é -
Partindo da entalpia de formação do vapor de
, a
e 1 bar
Calcular a entalpia de formação a
e 1 bar. São dados as seguintes capacidades caloríficas:
A água que entra a
é aquecida a
no tubo de
DI a uma taxa de massa de
. A parte externa do tubo é coberta com um isolante e um elemento de aquecimento elétrico produz um calor uniforme fluxo de
sobre a superficie. Negligenciar qualquer efeito de entrada, determine;