ENADE 2005: Gases de exaustão de uma caldeira, com temperatura de , podem ser utilizados para pre-aquecer o ar ambiente, com temperatura de . O ar aquecido é fornecido para o queimador da caldeira através de um trocador de calor, com de eficiência. Igualando a vazão do ar a ser aquecido à dos gases de exaustão e considerando que os calores específicos são aproximadamente iguais, qual será a temperatura do ar aquecido?
a)
b)
c)
d)
e)

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos uma caldeira que libera gases de exaustão a uma temperatura de . Queremos usar esse calor para aquecer o ar ambiente, que está a . O ar aquecido vai para o queimador através de um trocador de calor com de eficiência. Precisamos descobrir qual será a temperatura final do ar aquecido, considerando que a vazão de ar e de gases de exaustão é a mesma e que os calores específicos são aproximadamente iguais. Vamos usar conceitos de transferência de calor para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa “eficiência” no contexto do trocador de calor. A eficiência ( ) é a relação entre o calor realmente transferido ( ) e o calor total que poderia ser transferido se não houvesse perdas ( ):
Aqui, a eficiência é ou .

Passo 3

Sabemos que a quantidade de calor transferido pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
  • é o calor transferido,
  • é a massa (ou, neste caso, a vazão massica, já que as vazões são iguais),
  • é o calor específico,
  • é a variação de temperatura.
Como as vazões e os calores específicos são iguais, podemos simplificar a equação.

Passo 4

Vamos chamar a temperatura final do ar aquecido de . O calor perdido pelos gases de exaustão será igual ao calor ganho pelo ar, multiplicado pela eficiência:
Substituindo na fórmula do calor:
Como e são iguais e não zero, podemos cancelar esses termos:

Passo 5

Agora, vamos resolver essa equação para encontrar :
Vamos somar dos dois lados e somar aos dois lados:
Agora, dividimos ambos os lados por :

Resposta

A temperatura do ar aquecido será aproximadamente . Porém, analisando as opções disponíveis, a mais próxima é:
c)

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